• 2024年第40卷第2期文章目次
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    • >高性能材料与工程结构
    • 木质素纤维增强型透水性沥青稳定碎石疲劳研究

      2024, 40(2):1-7. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20221020240470

      摘要 (43) HTML (0) PDF 1.08 M (146) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高增强型透水性沥青稳定碎石(asphalt treated permeable base,ATPB)的抗裂性能和耐久性,以SBS改性沥青为胶结材料配制掺入木质素纤维的ATPB混合料——纤维增强型透水性沥青稳定碎石(fiber asphalt treated permeable base,FATPB),并制作不同木质素纤维掺量的FATPB-25梁式试件进行不同应力比下的四点弯曲疲劳试验。将木质素纤维掺量为0.3%的FATPB-25与普通的AC-25、ATB-25的疲劳性能进行对比分析,探究考虑失效概率的应力比与纤维掺量对疲劳寿命的影响。研究结果表明:纤维掺量为0.3%的FATPB-25的抗疲劳性能明显比普通的AC-25和ATB-25的高,可用作耐久型的透水性下面层或柔性基层;通过包含失效概率的双对数方程可以对FATPB-25的疲劳寿命进行预测。

    • PEG/漂珠复合相变材料的表征及性能研究

      2024, 40(2):8-16,27. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2023010524041998

      摘要 (13) HTML (0) PDF 1.61 M (119) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研发适用于高温环境下沥青路面的复合相变材料,本研究以PEG2000作为相变材料,漂珠作为载体,利用PEG2000优良的相变特性及漂珠的高强度特性,制备出一种高强度且耐高温的复合相变材料(composite phase change materials, CPCMs)。制备的CPCMs在相变储热性能上表现较好,同时具有优良的化学稳定性、兼容性及热稳定性。当CPCMs的掺量达到60%时,测温试件之间的最高温差仅为2.8 ℃,峰值温度出现的时间延迟了2.1 min,对路用性能也产生了不利影响。因此,适量CPCMs能够有效调控沥青混合料温度。该研究结果为沥青路面的降温调控提供了参考。

    • 增强型硫磺胶结料机理及混合料结构力学分析

      2024, 40(2):17-27. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2023031524041983

      摘要 (21) HTML (0) PDF 1.96 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提升Thiopave改性沥青混合料的水稳定性和低温性能,先加入双戊烯(dipentene,DIP)和硫磺,在高温条件下搅拌均匀。再加入丙烯酸异辛酯(ethylhexyl acrylate,EHA),继续高温搅拌。加热温度控制在140 ℃左右,将高速剪切搅拌机的转速缓慢提升至1 500 r/min,持续反应4 h之后,冷却至室温,对Thiopave进行预处理,并对其改性机理、混合料路用性能和力学性能进行全面分析。研究结果表明:添加DIP和EHA后,硫磺分子链变长,硫磺胶结料的表面能和极性分量增加;与Thiopave改性沥青混合料相比,增强型硫磺改性沥青混合料的高温性能略有降低,而水稳定性和低温性能显著提高;与未改性沥青混合料路面相比,增强型硫磺改性沥青混合料路面的面层竖向总变形和变形贡献率均大幅下降。掺入1.0%DIP和0.5%EHA为最佳组合,能够明显改善增强型硫磺改性沥青混合料的路用性能和力学性能。

    • 胶粉纤维改性水泥稳定碎石抗裂性能研究

      2024, 40(2):28-37. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2023040120240466

      摘要 (27) HTML (0) PDF 1.45 M (118) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对水泥稳定碎石基层易开裂问题,在混合料中掺入适量胶粉及聚乙烯醇(PVA)纤维,开展强度、抗压回弹模量、干缩性能和扫描电镜试验(SEM);分别掺入橡胶粉、改性胶粉、PVA纤维、不同水泥剂量的胶粉纤维,对比其对混合料抗裂性能的影响。发现掺入材料对水泥稳定碎石混合料性能具有明显影响。掺入胶粉、改性胶粉后会降低混合料强度和抗压回弹模量,提升抗干缩性能;掺入纤维能增强混合料强度、模量和抗干缩性能;加入不同水泥剂量的胶粉纤维对混合料强度、抗压回弹模量提升效果明显,但降低了抗干缩性能;宏观力学指标试验和SEM试验结果显示出改性胶粉纤维与水泥基具有良好的黏结性,可以提升水泥稳定碎石混合料的抗裂能力。

    • 风屏障透风率对T型梁桥车桥耦合振动的影响

      2024, 40(2):38-46. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022110720240476

      摘要 (10) HTML (0) PDF 2.00 M (113) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究强风环境下,风屏障透风率对重载铁路桥车桥耦合振动的影响,依据弹性系统总势能不变值原理,建立风荷载作用下车桥耦合振动方程,计算横风作用下,列车通过安装了不同透风率风屏障的T型梁桥时车桥的气动三分力系数和车桥振动响应。研究结果表明:随着风屏障透风率的增大,列车阻力系数增大,桥梁阻力系数减小;桥梁竖向位移对风屏障透风率的变化不敏感,桥梁横向位移随风屏障透风率的增大而小幅增大;机车的脱轨系数和轮重减载率随着风屏障透风率的增加而增加;风屏障透风率为30%时重车横向摇摆力最小,风屏障透风率为20%时空车横向摇摆力最小。

    • 钻爆法隧道下穿既有隧道门架桩加固方案研究

      2024, 40(2):47-54. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022120820240490

      摘要 (15) HTML (0) PDF 2.15 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对钻爆法隧道开挖引起的上部既有隧道沉降问题,提出了一种新型门架桩加固方案。以惠盐高速公路隧道上行线盾构隧道建设工程下穿如意路嶂背隧道为背景,建立三维荷载结构模型和三维地层结构模型,使用ABAQUS有限元软件数值模拟钻爆法隧道的循环开挖施工过程,研究不采用门架桩保护措施和采用门架桩保护措施下上部既有隧道的沉降规律。结果表明:1) 门架桩加固方案能有效降低既有隧道开挖导致的隧道沉降,采用门架桩保护措施后既有隧道最大沉降降低至2.49 mm,相较于无保护措施降幅达30%。2) 采用门架桩保护措施会增大横梁与隧道连接位置隧道的剪力与纵向轴力,其中,峰值剪力增大了433.2 kN。采用该方案后,需要在连接处进行局部加固,防止隧道在该位置发生应力集中,导致局部剪坏。

    • 任意不等跨等截面连续梁自由振动分析

      2024, 40(2):55-61. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022032420240471

      摘要 (15) HTML (0) PDF 1.37 M (176) 评论 (0) 收藏

      摘要:以等截面任意不等跨连续梁为对象,基于Euler-Bernoulli梁理论,利用分段梁模型和分离变量法,在考虑连续梁边界以及梁段位移连续性条件的基础上,提出了任意多跨不等跨连续梁固有频率和振动模态分析新方法。利用该方法可高效得到任意不等跨连续梁的固有频率和振动模态,该方法将为多跨连续梁车-桥耦合等受迫振动响应研究提供新的思路和便利。

    • 地下砌体排水拱涵反力弹簧刚度研究

      2024, 40(2):62-70,107. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022021224041979

      摘要 (9) HTML (0) PDF 1.31 M (103) 评论 (0) 收藏

      摘要:在设计地下砌体排水拱涵的全结构加固时,为了简化计算过程,将原拱涵结构与周围土体整体等效为反力弹簧。为了确定拱涵反力弹簧刚度参数正确性,探究影响拱涵反力弹簧刚度的因素,依托红旗渠项目的试验段,通过有限元法,分析砌体拱涵的材料强度、地基土层的承载力和泊松比,同时考虑了外侧土层与素填土层的含水率和泊松比对砌体拱涵反力弹簧刚度的影响。研究结果表明:侧墙反力弹簧系数随着原有浆砌片石侧墙砂浆强度的增加而增大;拱圈的反力弹簧系数随着原有砖砌拱圈砂浆与砖砌块强度的增强而增大;侧墙与拱圈反力弹簧系数随着地基土层承载力的提升而增大;侧墙反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比增大而增大;拱圈反力弹簧系数随着地基土层、外侧土层、素填土层泊松比的增大而减小;侧墙与拱圈反力弹簧系数随外侧土层、素填土层含水率的增大而减小;在对砌体拱涵进行计算时,将原砌体拱涵与周围土体等效为有限元法计算出的反力弹簧边界条件,并将计算结果与监测数据进行对比,发现有限元法计算的拱涵等效反力弹簧刚度具有较高的可靠性。

    • >交通基础设施安全
    • 浅埋大跨度隧道大变形演化特征与防治方法

      2024, 40(2):71-78. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2023042224041983

      摘要 (15) HTML (0) PDF 2.87 M (109) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决浅埋大跨度隧道在施工中常出现的初期支护大变形及冒顶病害等问题,本研究依托广西壮族自治区百色市某隧道工程,分析了该隧道的大变形及冒顶灾害特征。基于PFC离散元软件,分析了隧道失稳演化规律,提出了隧道初期支护大变形处治技术。研究结果表明:浅埋大跨度隧道施工时,容易受围岩条件及支护强度等影响,从而引起围岩大变形或塌方灾害。采用地表注浆加固或临时仰拱与洞内反压等技术处理后,围岩变形得到了有效控制。现场施工时,应通过建立管理体系,加强人员培训,设置安全通道,安排安全人员,强化安全意识,建立评估与预警机制等保障措施,降低安全风险。该研究成果可为浅埋大跨度隧道施工灾害防治提供参考。

    • 大件运输车作用下宽幅斜拉桥动力响应分析

      2024, 40(2):79-87. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022021020240480

      摘要 (13) HTML (0) PDF 2.32 M (97) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究大件运输车辆作用下桥梁的动力响应,建立了以实际工程为背景的宽幅斜拉桥有限元模型和精细化的车辆有限元模型,并利用LS-DYNA程序的接触算法实现了相较于传统方法更为真实的车-桥耦合振动模拟,以车辆类型、行驶车道、行驶速度等为参数,对比不同工况下桥梁的振动响应。结果表明:在大件运输车辆通过宽幅斜拉桥时,相较于标准车辆会引起桥梁更大的竖向下挠和拉索索力;边车道工况下桥梁的竖向位移变幅和索力变幅大于中间车道工况下的变幅;大件运输车辆行驶速度的提升会使桥梁竖向下挠和拉索索力增加,且相较于中间车道工况,边车道工况下桥梁响应对车速的敏感度更高。

    • 部分预应力混凝土斜拉桥主梁带裂缝状态下疲劳性能试验研究

      2024, 40(2):88-98. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022032120240461

      摘要 (16) HTML (0) PDF 1.41 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究大跨度部分预应力混凝土(partially prestressed concrete,PPC)斜拉桥在主梁带裂缝状态下的疲劳性能,以双塔混凝土斜拉桥为工程依托,制作节段缩尺模型。根据有限元计算结果调整节段缩尺模型斜拉索索力及主梁预应力,将主梁受力调整至部分预应力状态。将节段缩尺模型预加载至一定损伤后,开展PPC斜拉桥带裂缝状态下的疲劳性能试验研究。结合实桥荷载谱设计疲劳试验参数,疲劳荷载确定为22~34 kN,加载频率为1.5 Hz,共循环加载250万次,并在不同循环加载次数下对模型梁进行静载试验。试验结果表明:在有损伤的情况下,在疲劳试验过程中,主梁裂缝处于“闭合-张开-闭合”的循环过程中;随着疲劳荷载加载次数的增加,静载试验中的主梁挠度平稳增加;主梁L/4(L为跨径)、L/2和3L/4截面处体系刚度分别退化了为5.08%、5.19%和6.63%;在不同加载次数的静载上峰值工况下,主梁裂缝平缓发展,裂缝宽度由0.04 mm扩展至0.06 mm,卸载后,所有裂缝均闭合;在静载试验中,相同荷载作用下的索力基本不变,斜拉索基本无损伤。综合结果表明,PPC斜拉桥在主梁带裂缝状态下体系刚度下降缓慢,斜拉索刚度基本无退化,体系承载能力仍能满足正常使用情况下的要求。

    • LYQJ40 t-18 m架桥机抗风稳定性能研究

      2024, 40(2):99-107. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022110120240492

      摘要 (12) HTML (0) PDF 1.75 M (115) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究海域风荷载对架桥机抗风稳定性的影响,以采用LYQJ40 t-18 m架桥机安装预制纵横梁的某海域项目为依托,采用谐波合成法模拟风速时程,利用MATLAB软件基于Kaimal谱生成脉动风场,再利用有限元软件对架桥机在最大悬臂工况下的静风荷载、脉动风荷载响应进行了计算,分析架桥机的主梁抗倾覆稳定性。计算结果表明:在静风荷载、脉动横向及竖向风荷载作用下,架桥机主梁的最大应力分别为-132.5、-166.9、-171.2 MPa,均小于许用应力(176 MPa),架桥机支点的反力均为正值,没有支座脱空风险,且抗倾覆系数K>1.5,架桥机不会发生倾覆失稳现象。因此,架桥机在海域风荷载作用下具有良好的抗风稳定性,可保障施工安全。

    • >交叉科学与工程
    • 基于BP神经网络的固化红土抗压强度预测

      2024, 40(2):108-115. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20230412240498

      摘要 (18) HTML (0) PDF 1.15 M (93) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析不同掺量的偏高岭土与石灰共同掺入玄武岩残积红土中对土体的改良效果,本试验选取偏高岭土的掺量分别为0%、2%、4%、6%和8%,石灰的掺量分别为0%、2.5%、5.0%、7.5%和10.0%,同时掺入玄武岩残积红土中,制作25组不同固化红土,对其进行28 d无侧限抗压强度正交试验,并用MATLAB软件建立神经网络预测模型,预测固化红土养护28 d的抗压强度。研究结果表明:本模型预测误差最大为4.56%,拟合度为0.997,且本方法比常规回归分析法更简单、更准确,可预测不同固结材料和掺量的固化红土抗压强度,提高试验效率。

    • 基于递归图和BP神经网络的桥梁损伤识别研究

      2024, 40(2):116-126. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.20211227240496

      摘要 (16) HTML (0) PDF 1.97 M (114) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究递归图和多层前馈(BP)神经网络在桥梁损伤识别方面的应用,以某大跨斜拉桥为例,采用ABAQUS有限元软件建立其三维模型,通过动力分析提取该三维模型的加速度曲线并进行递归图处理和BP神经网络分析。研究结果表明:递归图方法能够初步地识别主梁的损伤位置和损伤程度;BP神经网络分析能够精确识别主梁损伤的具体位置和损伤程度值,且识别准确率均大于85.0%。该方法可为类似桥梁工程的损伤识别提供借鉴。

    • >低碳与智慧运维
    • 考虑驾驶员记忆的多前车速度差跟驰模型研究

      2024, 40(2):127-137. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022120124041974

      摘要 (11) HTML (0) PDF 1.72 M (131) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探究驾驶员记忆和多前车速度差对交通流的影响,本文基于全速度差模型(full velocity difference model,FVDM),结合驾驶员记忆因素和多前车对跟驰车的作用,构建了一种考虑了驾驶员记忆和多前车速度差的跟驰模型。通过改进模型的线性稳定性特征,得出改进模型的稳定性条件。再对改进模型下的车流启动和制动过程进行仿真,并与FVDM的仿真结果作对比。然后采用微小扰动法对改进模型进行数值仿真,研究驾驶员记忆因素和多前车速度差对交通流稳定性的影响。最后,利用下一代仿真(next generation simulation,NGSIM)数据标定了改进模型的参数,并预测了其加速度。研究结果表明:驾驶员记忆在一定程度上不利于交通流的稳定,而多前车速度差对稳定交通流具有积极作用;与FVDM相比,改进模型的启动延迟和制动延迟分别降低了10.0%和19.0%,预测精度更高,均方根误差降低了24.3%。

    • 考虑交通需求空间不平衡影响的交通指数

      2024, 40(2):138-145. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2022120124041962

      摘要 (12) HTML (0) PDF 1.20 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:为精确反映整个区域或路网的实际交通运行状况,本研究先通过实例分析验证交通需求空间不平衡对区域交通运行的不利影响,再提出“延误等价”原则,以此作为评价区域交通指数准确性的新标准;其次,利用“熵权法”构建区域交通指数模型,该模型包含了反映路段几何特征、路段交通流特征、网络拓扑特征及网络交通需求不平衡特征的因素。以上海市杨浦区为例,经验证,交通指数模型不仅能够准确反映该区域的交通运行状况,还具有较好的适用性,为相关部门的规划建设和管理政策制定提供了借鉴与参考。

    • 基于低频采集数据的城市道路车辆轨迹重构

      2024, 40(2):146-153. DOI: 10.16544/j.cnki.cn43-1494/u.2023102620240499

      摘要 (26) HTML (0) PDF 1.61 M (125) 评论 (0) 收藏

      摘要:在进行城市道路交通流量调查及部分重要路网节点、交叉口交通数据采集时,采用低频数据收集方式会使车辆轨迹匹配精度低、交通流量数据误差大。通过研究隐式马尔可夫理论及最小费用最大流模型,提出一种车辆轨迹重构方法。该方法利用多源数据融合技术以及地理信息定位匹配技术,对无检测器路段缺失的各项交通基础数据进行合理的演进推算,为车辆轨迹重构研究提供重要的数据支撑。利用成都市某区域出租车的高频轨迹点位数据集进行验证。结果表明,利用车辆低频轨迹点位进行轨迹重构的完全覆盖率达到了89.4%,验证了所提出的车辆轨迹重构方法的有效性及可行性。

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