• 2022年第4期文章目次
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    • >道路与铁路工程
    • 多尺度算法预测沥青混合料剪切疲劳剩余强度

      2022, 38(4):1-9.

      摘要 (231) HTML (0) PDF 1.29 M (458) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究沥青混合料的剪切疲劳剩余强度,基于沥青混合料细观结构和多尺度算法建立二维剪切试验数值模型。根据多尺度算法及有限元数值模拟,逐级预测沥青混合料的疲劳剩余强度,并与剪切疲劳剩余强度的试验结果进行了对比。研究结果表明:沥青混合料细观力学尺度模型能够反映基体及集料对沥青混合料疲劳损伤的影响;多尺度算法逐级预测沥青混合料剪切疲劳剩余强度,避免了在建模过程出现集料缺失的情况;沥青混合料剪切试验获得的剪切疲劳强度与多层迭代算法预测值之间的误差较为稳定,能满足工程要求。

    • 基于PFWD的公路填石路基压实质量快速检测方法研究

      2022, 38(4):10-15.

      摘要 (120) HTML (0) PDF 1.11 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高填石路基压实质量的检测效率,以广连高速公路TJ09标段的填石路基路试验段为工程背景,分别采用PFWD和水袋法对填石路基的压实质量进行检测试验。建立填石路基的回弹模量、回弹弯沉与孔隙率之间的回归模型,探究PFWD应用于填石路基压实质量的快速检测。研究结果表明:回弹模量与孔隙率之间相关系数R2 大于 0.7,且两者具有良好的相关性;回弹模量的变异系数为16.7%,小于回弹弯沉的变异系数19.0%,回弹模量的离散程度比回弹弯沉的小,更稳定。PFWD的检测结果满足现行规范要求,可用于填石路基工程压实质量的快速检测。

    • 吹填泥浆快速处理方法的室内试验研究

      2022, 38(4):16-21.

      摘要 (70) HTML (0) PDF 1.21 M (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨高含水泥浆快速处理的方法,本研究提出联合化学絮凝、真空预压和二次掺灰 3 种方法于一体的处理方法,并对其进行室内试验验证其效果。试验结果表明:先掺入 1% 聚合氯化铝的泥浆,絮凝沉降 1 d 后,泥浆含水率可从 300% 降至 100%;再对试样采取真空预压,泥浆含水率可降低至 40.52%;最后,采用二次掺灰改性处理,泥浆含水率可降低至 35.40%,达到可塑状态。此时,泥浆的无侧限抗压强度可达到 60 kPa 以上,满足普通地基的承载力要求。吹填泥浆的传统处理方法需耗时 2~3 a,该方法仅需 4~5 d,大幅度缩短工期。絮凝-真空预压-二次掺灰改性的联合处理方法是一种高效、价格低廉且能快速降低泥浆含水率的处理方法,可为类似工程提供借鉴。

    • 基于孔压静力触探仪探测数据的路基沉降计算

      2022, 38(4):22-27.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 1.31 M (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析路基的沉降,利用孔压静力触探仪对湖南省某高速公路地基土进行触探试验,依据触探试验数据与土体性能参数间的关系,获得地基土体修正剑桥模型的参数值,建立考虑路基地基土体流固耦合的有限元模型,计算路基在填筑施工过程中的沉降值,并将所得结果与施工期间的实测沉降值进行对比。研究结果表明:利用孔压静力触探试验参数计算的路堤填筑期沉降值与实测沉降值较为吻合,路基沉降主要发生在路基填筑期,且随着路基填筑深度的增加逐渐减小。路基填筑完工1a后,沉降基本稳定。

    • 泡沫轻质土换填路堤下地基沉降计算方法

      2022, 38(4):28-34.

      摘要 (63) HTML (0) PDF 1.87 M (321) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究泡沫轻质土换填路堤的基底沉降变形规律,运用数值积分方法推导出泡沫轻质土路堤荷载下地基的竖向附加应力解析解,并结合分层总和法,提出轻质土路堤堆载下地基沉降的理论计算模型。以广连高速某泡沫轻质土路基工程为例,开展工程实例分析。研究结果表明:在泡沫轻质土路堤荷载作用下,地基的沉降理论值在水平方向上呈 V形分布,路堤中心位置处的沉降量最大,越靠近路堤两侧,地基沉降量越小;换填轻质土能降低地基土的上覆荷载,有效降低路面的整体沉降。地基沉降理论值与现场实测数据较为吻合,验证了该沉降计算方法的合理性,可为轻质土路基的设计与施工提供参考。

    • 石灰改良膨胀土压缩特性及力学特性研究

      2022, 38(4):35-40.

      摘要 (87) HTML (0) PDF 1.28 M (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究石灰改良膨胀土的力学性能,针对石灰改良膨胀土在不同石灰掺量和养护时间情况下的压缩性能、 侧限抗压强度及抗剪强度进行试验分析。研究结果表明:随着石灰掺量及养护时间的增加,石灰改良膨胀土的压缩系数均呈现先增加后稳定的变化趋势。当石灰掺量为 2% 时,石灰改良膨胀土的压缩系数从 0.78 MPa 减小至 0.18 MPa;当石灰掺量超过6%时,其压缩系数的减小幅度很小。石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度随石灰掺量的变化呈指数分布。当养护时间为 1 d,石灰掺量分别为 2%、4%、6%、8% 时,其无侧限抗压强度分别增加至 311.9、 206.9、177.8和104.8 kPa。在不同养护时间内,改良膨胀土黏聚力、内摩擦角均随着石灰掺量的增加而快速增大,且黏聚力、内摩擦角随石灰掺量的变化均呈指数分布。在养护初期,改良膨胀土的黏聚力及内摩擦角快速增加,而随着养护时间的增加,石灰逐渐絮凝,导致产生的絮凝产物含量不再增加,从而使其黏聚力及内摩擦角增长变缓。该结果可为石灰改良膨胀土的工程应用提供参考。

    • 基于碱熔法的玄武岩活性影响因素研究

      2022, 38(4):41-45.

      摘要 (51) HTML (0) PDF 1.16 M (345) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究硅酸盐骨料在胶凝材料中的化学反应能力,通过正交试验分析玄武岩碱熔的最佳参数,采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析玄武岩的碱熔产物,并研究碱熔过程及其参数对玄武岩中玻璃体及活性氧化铝含量的影响。试验结果表明:碱熔能有效提升玄武岩反应活性,使玄武岩中玻璃体质量分数由 5.60%提高至 45.32%,活性氧化铝质量分数由 3.73%提高至 12.33%;NaOH 掺量是影响碱熔效果的最主要因素,碱熔玄武岩活性随NaOH掺量的增加而升高;玄武岩活性的提升与碱熔期间Si—O—Si和 Al—O—Si 键断裂及[SiO4 ]- 和[AlO4 ]- 单体的形成有关。

    • 改进的降雨入渗模型及其在滑坡防治中的应用

      2022, 38(4):46-52.

      摘要 (89) HTML (0) PDF 1.19 M (365) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对在分析降雨对滑坡稳定性的影响时,不论降雨强度大小和持续时间长短,均将滑体土视为全面饱和进行处理的问题。基于非饱和土一维垂直入渗理论,依据 Green-Ampt入渗模型和 Philip入渗模型参数之间的联系, 对两个模型进行改进,既解决了 Green-Ampt入渗模型无法表达成以时间 t为自变量的显式形式的缺陷,也解决了 Philip入渗模型不能单独用来计算湿润锋深度的问题,还为分析暴雨作用下的滑坡稳定性提供依据。以重庆市某土质滑坡在50 a一遇连续3 d暴雨作用下的滑坡体为例,用改进的Philip入渗模型计算了滑体土饱和湿润锋深度、 滑坡稳定系数及滑坡推力,并将其与按滑体土全面饱和的经验计算结果进行对比,研究结果表明:滑坡稳定系数明显提高,滑坡推力显著减小,该改进模型可为滑坡稳定性分析和设计提供借鉴。

    • 固化改良玄武岩红土浸水抗剪特性研究

      2022, 38(4):53-59.

      摘要 (58) HTML (0) PDF 1.75 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善玄武岩残积红土的浸水抗剪特性,将水泥、石灰、水玻璃和水泥-水玻璃双浆4种固化剂分别掺入玄武岩红土进行浸水剪切试验,研究掺入不同固化剂对玄武岩红土抗剪强度改善的影响规律和内在机理。研究结果表明:固化剂的掺入可以增大玄武岩红土浸水后的黏聚力与内摩擦角,显著改善其浸水抗剪强度。当掺入10%水泥时,固化改良玄武岩红土抗剪强度达到161.42 kPa,增强效果最好;当掺入10%水泥-水玻璃双浆时,增强效果次之, 抗剪强度为112.07 kPa;当分别掺入10%石灰或10%水玻璃时,增强效果相对较差。

    • >桥梁与隧道工程
    • 中承式提篮拱桥拱肋最优内倾角取值影响分析

      2022, 38(4):60-64,71.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 2.18 M (358) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究最优内倾角与拱桥构造的矢跨比、宽跨比、横撑数量等参数之间的关系,以某中承式哑铃形提篮拱桥为工程背景,建立三维有限元精细化模型。考虑几何非线性因素,计算不同构造条件下的稳定安全系数。根据安全系数的变化规律,分析中承式提篮拱桥不同构造参数对最优内倾角取值的影响。研究结果表明:最优内倾角的取值与矢跨比呈负相关,与宽跨比呈正相关,而与横撑数量的相关性不明显。该结论可为类似提篮拱桥工程内倾角的确定提供借鉴。

    • 新建隧道斜交下穿既有隧道变形预测模型研究

      2022, 38(4):65-71.

      摘要 (62) HTML (0) PDF 1.31 M (316) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究新建隧道斜交下穿既有隧道施工所引起的地层沉降变形规律,避免施工中既有隧道产生较大的沉降变形,影响正常的交通运营。根据沉降槽宽度的修正公式,推导出正常地层下新建隧道开挖引起的地层变形曲线,并基于当层法原理,考虑既有结构的刚度和既有隧道与新建隧道的夹角对沉降槽曲线的影响,推导出隧道斜交下穿既有隧道情况下任意地层沉降变形曲线的预测公式。通过工程实例分析,验证了该计算公式的可靠性,为类似的隧道斜交下穿既有隧道工程提供参考。

    • 拱肋限位缆风索参数分析

      2022, 38(4):72-77.

      摘要 (35) HTML (0) PDF 1.31 M (283) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对缆风索在施工过程中下料长度不精确和空间坐标定位难等问题,提出拱肋在缆风索和风荷载作用下的简化模型,利用力法求出缆风索沿拱肋横桥向的水平分力。依据抛物线理论和悬链线理论,推导出空间缆风索弧长与任意地锚位置间的关系。利用胡克定理,求解出弹性伸长量的两种理论值,再通过弧长和伸长量之间关系求解无应力索长。以缆风索弧长最小化为目标函数,建立地锚位置的优化模型,并将所得结果与有限元软件ANSYS 结果进行对比。研究结果表明:采用悬链线理论计算的弧长和无应力索长与有限元计算值更接近。该方法精度更高, 计算也更简便,能更精准确定缆风索空间坐标。该研究可为实际工程在缆风索计算过程中提供参考,并指导施工。

    • 组合-混合梁结合段传力机理研究

      2022, 38(4):78-86.

      摘要 (55) HTML (0) PDF 3.86 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究大跨度组合-混合梁斜拉桥结合段的传力机理,以主跨为580 m的富龙西江大桥为例,对中腹板区域进行1∶2缩尺模型试验和有限元模型分析,研究组合梁截面各参数对结合段轴向力传递路径的影响规律。研究结果表明:组合梁-混凝土梁结合段中传递轴向力的部件为结合段混凝土、桥面板及各类埋入钢板上的剪力连接件; 承压交界面上的承压板、桥面板与剪力件群传递轴向力占比分别是32.2%、45.0%、22.8%;增大桥面板厚度,可有效提升桥面板的传力占比,并减少承压板传力占比,而增大组合梁顶钢板厚度能提高剪力件群的传力占比,减小桥面板传力占比;承压板较薄时,增大承压板厚度,可增大承压板的传力占比,减小桥面板及剪力连接件的传力比,但承压板厚度达到一定数值后,增加承压板厚度不会改变各部分传递的轴力占比。

    • 非对称异型箱梁斜拉桥涡振性能试验研究

      2022, 38(4):87-94.

      摘要 (53) HTML (0) PDF 2.17 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着现代桥梁美学的不断发展,非对称异型断面主梁在景观桥、人行桥中的应用逐渐广泛,但其气动性能受断面外形影响显著。以某异型箱梁斜拉桥为工程背景,在风洞中测试了在桥梁栏杆处安装分流板、安装主梁断面风嘴、改变栏杆外形等措施的主梁涡振性能。试验结果表明:在设计风速内异型主梁存在明显的竖向涡振,且超过了规范规定的最大幅值;当主梁钝体面迎风时,在栏杆处安装分流板能达到较好的抑制涡振的效果,但当非钝体面迎风时,却产生了负面影响;在主梁断面安装风嘴同样仅在钝体面迎风时达到了较好的抑制涡振的效果,但当非钝体面迎风时不能抑制涡振;改变栏杆外形及安装风嘴的组合措施可抑制主梁涡激共振,且能满足颤振稳定性要求。

    • 基于CSO-ABC算法的系杆拱桥吊杆内力优化

      2022, 38(4):95-102.

      摘要 (74) HTML (0) PDF 1.67 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:为改善传统系杆拱桥吊杆内力优化方法耗时长、精度低、计算烦琐的缺点,本研究提出改进的CSO-ABC混合算法优化钢箱拱肋系杆拱桥吊杆内力。先建立CSO-ABC混合算法,改进侦察蜂阶段算法;再对3个测试函数进行数值试验,验证算法的精度和有效性。以某钢箱拱肋系杆拱桥为工程背景,通过ABAQUS-Python脚本进行CSOABC算法的吊杆内力自动优化计算。研究结果表明:改进的CSO-ABC算法与CSO算法和ABC算法相比,具有收敛速度快、精度高的优点;基于脚本的自动迭代,提高了吊杆内力优化的效率,该算法的吊杆内力最大优化幅度为 2.17%,在钢拱肋及混凝土主梁的应力峰值分别增大 4.9、0.8 MPa 的情况下,拱肋、主梁峰值位移分别减小 12.7、 12.1 mm,优化后的成桥状态与原始设计非常接近。该算法可为相关施工、监控、设计提供参考和借鉴。

    • 装配式地铁车站施工力学特性研究

      2022, 38(4):103-108,115.

      摘要 (69) HTML (0) PDF 2.31 M (323) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究装配式地铁车站在施工过程中的力学特性及孔隙水压力分布规律,本研究以长春地铁2号线捷达大路站为工程背景,通过 FLAC3D有限元差分数值软件,对装配式地铁车站施工过程中的力学机理进行了模型分析。 研究结果表明:在地连墙和地铁车站的重力作用下,车站结构会向基坑内部产生水平侧移和沉降,其中,最大沉降发生在车站底板处,最大水平侧移发生在车站侧墙的顶端。在车站拼装过程中,最大Mises等效应力出现在底板拱形区域、中板和底板拱脚外侧。随着车站环数增多,最大Mises等效应力逐渐增大。回填覆土后,在坑内外水压力差作用下,地下水绕过地连墙涌向基坑坑底,在车站底板接缝处产生渗漏,随着孔隙水压力趋于平衡状态,接缝处孔隙水压力变化逐渐平稳。

    • 端部嵌贴CFRP加固混凝土结构有限元分析

      2022, 38(4):109-115.

      摘要 (67) HTML (0) PDF 1.61 M (298) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决表面粘贴和表层嵌贴CFRP加固混凝土结构的端部剥离问题,本研究提出一个新型加固方法—端部嵌贴加固(TE),设计了不同加固长度的单剪拔出试验,对比分析其黏结承载力、破坏模式及 CFRP应变分布情况。 运用 ABAQUS有限元分析软件对试样进行非线性数值分析,研究了混凝土等级、槽尺寸大小等各因素对模型界面黏结性能的影响。研究结果表明:采用 Spring2 非线性弹簧,实现 CFRP 板条、混凝土与树脂胶之间的滑移是可行的。端部嵌贴方法能有效提高界面黏结性能,嵌贴段锚固作用较好,但沿板宽方向与中央部分的黏结应力不一致。 采用合适的槽宽,提高混凝土等级,能有效提高端部嵌贴CFRP与混凝土的界面黏结性能。

    • >交通规划与智能交通
    • 基于逆向可变车道动态控制的交叉口信号优化

      2022, 38(4):116-123.

      摘要 (81) HTML (0) PDF 1.33 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:为缓解交叉口左转交通量带来的交通拥堵压力,本研究提出一种基于逆向可变车道动态控制的交叉口信号优化方法。先通过检测器获取交叉口的实时数据,分析研究逆向可变车道的动态控制方案;再建立以相位有效绿灯时间、可变车道条数等为约束条件,交叉口车均延误时间最小的目标优化模型,并代入实时数据,对该模型进行求解,获得交叉口信号的优化方案;最后,结合案例,利用VISSIM软件对所得优化方案进行仿真验证。研究结果表明:与定时控制方案相比,采取该方案的交叉口的车辆平均延误时间减少14.99%,左转和直行车辆的停车次数分别减少 21.60%和 38.25%,左转和直行车辆的平均排队长度分别减少 44.07%和 60.20%,左转和直行车辆的最长排队长度分别减少了33.85%和19.63%,这些都说明该优化方案能显著地提高交叉口的运行效率。

    • 高ETC车辆比例下引导标志优化功效研究

      2022, 38(4):124-132.

      摘要 (47) HTML (0) PDF 1.67 M (262) 评论 (0) 收藏

      摘要:本研究讨论在高速公路 ETC车辆大幅增加的情况下优化车辆引导标志的问题,先开展了三种收费站车道引导标志方案(未优化的传统方案、箭头+MTC引导方案和语音+MTC引导方案)的功效试验,采集驾驶员在这三个方案下的换道行为等数据指标,再利用单因素方差分析法,比较在不同预告引导标志方案下驾驶员换道行为的差异性。研究结果发现:优化后的引导标志系统可以明显缩短响应时间,引导司机提前做出变道决策,减少MTC车辆与主线ETC车辆在收费站前的拥堵,使驾驶员的换道过程更平稳和安全。

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