考虑资源稀缺性的路面养护措施综合效益全寿命周期费用评估

为提高道路工程中不可再生资源利用的合理性,建立养护措施综合效益的全寿命周期费用评价方法,推动交通运输基础设施的可持续发展,基于全寿命周期费用评价(life-cycle cost assessment,LCCA)理论,引入了资源稀缺性的评价指标,并基于存量稀缺、进口稀缺和技术稀缺3个评价维度,建立了适用于路用材料的项目级资源稀缺性评价体系,同时,将该指标量化为货币当量计入成本清单中。依托江苏省路面养护管理系统数据,将资源稀缺性、经济效益、性能发展3个维度统一,定量分析了再生类、铣刨重铺类和罩面类共3类、12个常见养护措施的综合效益。研究结果表明:考虑资源稀缺性,再生类养护措施旧料利用率较高,具有极佳的资源合理性;EC A-10薄层罩面处治厚度薄、耗材量小,与普通罩面相比能节省50%左右的资源;铣刨料直接废弃、石料来源选择不当将导致额外支出10%~20%的当量成本。考虑综合效益,各养护方案与施工特性(如施工工期、施工水平、工艺先进性等)相关的成本效益接近60%,其中用户间接的经济损失占比超过30%,直接由施工工期决定。因此,建议谨慎选择材料来源及去向以减少不可再生资源浪费,优化养护施工流程以降低用户的间接经济损失,提高施工水平以降低用户的直接油耗开支,开展科学养护决策以降低政府投入成本。

从课堂到实验的土木工程材料课程英文教学研究

通过课程建设、实践教学与调研,该文从教学内容设计、教学方式实践、考核形式提升和实验环节巩固四个方面探讨土木工程材料英文课程教学的要点,对建设全英文或双语教学提出一些建议。首先,针对中国国情与工程技术特色,需要以中文教材翻译为主,英文原版教材为参考,完成英文教学内容设计,以达到国内与国际技术及标准的统一。由于本课程专业知识点较多、专业词汇较多,需要采取符合学生英文水平的英文教学方式,以保证在牢固构建专业知识体系的基础上,进行英文的学习与拓展。作业可以采用英文方式,但英文考核则需要必要的中文说明,以同时考查学生的专业知识体系与专业英语水平。实验课授课过程中,建议采用中英混合的方式,着重讲解与实验设备、方法及标准有关的专业英文,减少使用过于口语化的英文表达。

基于三维随机集料的钢渣沥青混合料微波加热和冷却过程温度模拟

为研究钢渣透水沥青混合料在微波加热和冷却过程中的温度分布以及不同材料之间的传热机理,采用钢渣集料部分替换玄武岩粗集料(4.75~9.50 mm、9.50~13.20 mm),基于三维随机集料构建沥青混合料试件的细观模型,分别模拟了普通玄武岩集料试件(PAC-B)、普通钢渣粗集料试件(PAC-US)及改性钢渣粗集料试件(PAC-MS)3种沥青混合料在连续微波加热和冷却过程的温度分布,并将数值模拟结果与室内试验相互验证。结果表明:无论是加热过程还是冷却过程,沥青砂浆的表面温度分布区域与集料表面温度分布区域均一致,且集料表面的最高温度要大于沥青砂浆的表面最高温度,说明集料吸波能力强于沥青砂浆。在冷却过程中,集料向沥青砂浆传导热量,二者之间温差不断减小。对于同一种试件,集料(2.36~4.75 mm、4.75~9.50 mm、9.50~13.20 mm)粒径在4.75~9.50 mm范围内的体积平均温度最高。加热和冷却过程中,2种钢渣集料试件PAC-US、PAC-MS温度均高于PAC-B。将非均质数值模拟结果与室内试验结果对比,二者吻合度较好,用非均质模型模拟微波加热与冷却过程温度具有可行性。

道路声屏障组合吸声结构设计与评估

声屏障在道路交通噪声污染防治中得到了广泛应用,但同时面临材料吸声性能有限、轻量化程度有待提升等问题。为了更好地提升道路声屏障的降噪效果,需要研究组合吸声结构的声学性能及其影响因素。建立了二维阻抗管有限元模型,与实验数据进行对比验证了其可靠性。基于有限元仿真构建了微穿孔板-双层多孔吸声材料-空腔组合吸声结构,研究了几何参数对组合结构的吸声性能的影响,并在实际道路场景中进行了仿真分析。结果表明,微穿孔板的孔径和厚度减小,组合结构在中高频段的吸声效果提升;穿孔率减小,组合结构在低频段的吸声性能提升,但是中高频吸声性能显著降低;多孔吸声材料厚度的增加能提升组合结构中高频吸声系数。在多孔吸声材料背后合理设置空腔并不会降低组合结构的声学性能。穿孔率3%,孔径0.4 mm,板厚1 mm的微穿孔板与3 cm聚酯纤维+3 cm三聚氰胺+2 cm空腔的组合吸声结构降噪效果较好,将其作为吸声型声屏障的材料。吸声型和隔声型声屏障插入损失的规律基本一致,采用组合吸声结构的吸声型声屏障较隔声型声屏障插入损失提升1~2 dB,能够较好地控制中低频交通噪声,具有实际工程价值。

探地雷达数值模拟与道路裂缝图像检测的深度学习增强方法

针对路面结构内部裂缝的无损检测与智能识别需求,提出一种基于改进的YOLOv8和AutoAugment增强的探地雷达检测与图像自动识别方法.结合Gprmax数值模拟、室内模型试验及现场探地雷达测试,分析得出内部裂缝在探地雷达图像上呈现出明显的"双曲线"特征,且裂缝宽度与双曲线的幅度成正比.利用MALA探地雷达GX-750检测获取路面结构内部裂缝病害图像,经多重滤波处理后采用640×640的像素框进行截取.针对裂缝特征在探地雷达图像中尺度较小的问题,通过对最新的YOLOv8模型增加一层像素为160×160的输出层得到改进的YOLOv8模型.同时,引入SKNet注意力机制进一步增加感受野,并采用power IoU损失函数以降低模型训练的损失.针对原始图像数据集,采用AutoAugment无监督自动增强方法,通过近端策略优化的强化学习算法寻找最佳增强策略及其概率和强度,实现了探地雷达数据集的有效扩充.在扩充的数据集上进行训练与测试,结果表明改进的YOLOv8模型取得了90.7%的平均检测精度和90.1%的F1分数,相比原始YOLOv8模型分别提升了6.3%和5.9%,也大幅度超越了主流的目标检测模型.在进行图像增强后,模型的平均检测精度和F1分数分别提升了4.1%和4.6%,对各类尺度的裂缝图像检测也体现出良好的鲁棒性.在养护路段应用探地雷达图像智能识别方法的检测结果与取芯验证结果相吻合,表明提出的改进模型在实际工程应用中是可靠的.

水稳碎石材料细观修复行为及最佳修复时机

为了探究水稳碎石(CSM)材料的细观修复行为及最佳修复时机,基于损伤-愈合模型对其修复效果影响因素进行了分析。首先,基于离散元法(DEM)建立CSM的二维半圆弯曲(SCB)数值试件,引入损伤因子模拟材料的局部损伤与愈合效应,进而构建细观尺度的损伤-愈合数值模型。其次,通过虚拟SCB疲劳试验实现不同程度的荷载损伤,基于愈合变量来表征损伤修复过程,模拟局部损伤愈合行为。然后,基于损伤-愈合模型开展不同损伤状态下的修复效果评估,分析初始损伤状态、愈合程度对修复效果的影响规律,并进一步研究了CSM材料的最佳修复时机。结果表明:所提出的损伤-愈合模型能够再现CSM材料在细观尺度上的损伤与愈合行为,初始损伤状态和愈合程度对修复效果的影响具有非线性,在70%~85%的疲劳寿命阶段,局部损伤修复对结构强度的提升作用较为显著。基于对损伤修复效果的数值分析,推荐将70%~85%的疲劳寿命作为CSM材料的最佳修复时机,此外,选择强度优良、数量充足的愈合剂可以最大程度地提升局部损伤修复效果。

涤纶FDY纺丝油剂的研究进展

为了跟踪涤纶FDY纺丝油剂的行业动态,为相关研发人员提供参考,文章综述了国内外涤纶FDY纺丝油剂的研发进展。首先,介绍了涤纶FDY纺丝油剂生产中所采用的关键油剂单体的研发状况,主要包括平滑剂、乳化剂、润湿剂、集束剂、抗静电剂等;其次,探讨了国内外主要涤纶FDY纺丝油剂产品的研究和应用情况,并对不同产品性能特点进行了对比;最后,展望了涤纶FDY纺丝油剂的未来发展趋势。随着全球环保意识的增强和技术的创新,未来的纺丝油剂产品将朝着环保型、原油型、专用型等方向发展。

血浆样本在4℃环境下保存时间对PT、APTT、TT、FIB、DD结果的影响

目的探讨血浆样本在4℃环境下不同保存时间对凝血项目[凝血酶原时间(PT)、活化部分凝血活酶时间(APTT)、纤维蛋白原(FIB)、凝血酶时间(TT)和D-二聚体(DD)]结果的影响。方法收集苏州市立医院2023年9月—10月住院病人30例抗凝全血标本,采用仪器法检测凝血项目。标本采集后,立即离心分离血浆后检测PT、APTT、FIB、TT和DD,结果记录为初始值(Once),标本离心后分离的血浆,分别在4℃保存2、4、6 h后上机检测,记录结果并汇总统计分析。结果PT、TT在4℃下保存6 h,结果未出现显著变化。APTT在4℃下保存4 h,结果未出现显著变化;保存6 h后,结果有显著差异。FIB、DD 4℃下保存2 h后,结果出现显著差异。结论标本分离血浆后,PT、APTT、TT在4℃下可稳定4~6 h,而FIB、DD需在采集标本后及时检测,以保证结果的可靠及准确性。

基于“步进等效面积法”的路面养护效益评价

如何评价不同养护时间、养护措施的长期效益,选择合适的养护措施是高速公路管理部门面临的重要问题。本研究收集了江苏省京沪高速公路养护路段十年内的路面性能数据,以及美国高速公路76个养护项目的路面性能数据,提出“步进等效面积法”,以路面行驶质量指数(RQI)、路面抗滑性能指数(SRI)、路面车辙深度指数(RDI)、路面性能指数(PQI)及路面损坏状况指数(PCI)为参数计算养护效益面积,并采用多元线性回归方法分析了养护方法、重铺或罩面厚度、铣刨深度,降雨量、冰冻指数(°C-days)、结构系数、等效标准轴载累计作用次数(kESAL,10^3次)及Pre-IRI(养护前IRI值m/km)等因素对养护效益的影响。结果表明,对于京沪高速公路,铣刨重铺对车辙处治效果最好,当路段车辙问题较轻时,微表处的养护效益较高,罩面也可以有效缓解车辙问题,其他各项指标也很理想。对美国高速公路的76个养护项目应用“步进等效面积法”后发现,Pre-IRI对养护效益的影响最大,当路面平整度较差时才对其进行养护会使养护措施的养护效益大幅降低。

培养独立创新能力的工程学科研究生教育——美国土木与交通工程专业研究生课程设置思考

工程专业研究生课程是帮助研究生建立完整知识结构、培养研究生独立创新学术能力的基础。基于博士研究生阶段所选研究生课程体系设置案例,结合土木交通工程专业相关留学人员的问卷调研,从专业课设置、跨专业选课制度、课堂教学、课后学习四个方面,分析旨在培养独立和创新能力的美国工程专业研究生课程设置特点。美国工程专业研究生的专业课设置精简全面、难度适中,为研究生独立创新能力的培养提供充足的知识储备。跨专业选课制度,具有学习领域广泛、课程质量高的特点,为研究生进行交叉领域创新提供了更多的机遇。课堂教学内容包含大量专业软件工具的使用,并紧扣行业发展前沿,为培养研究生的创新能力创造各种条件。课后学习包含大量多样化的学习任务,旨在培养研究生独立分析和解决问题的能力,以及有计划的独立完成多样任务的创新能力。

基于目标检测算法与迭代阈值分割的道路标线可视度评估

提出了一种基于目标检测与迭代阈值分割的道路标线分割算法。首先采用基于BiFormer改进的YOLOv5目标检测算法对道路标线区域进行快速定位与框选,然后运用快速迭代阈值分割对框选区域内的道路标线进行精细提取,最后对提取后的道路标线采用韦伯对比度进行人眼可视度评估。结果表明:该方法能够完成道路标线的快速准确提取,并实现对道路标线可视度的有效检测。

非均质性对水稳碎石材料细观开裂行为影响的数值研究

为了研究水泥砂浆非均质性对水泥稳定碎石(CSM)材料细观开裂行为的影响,该文基于有限元法(FEM)构建圆形骨料细观断裂模型,通过嵌入双线性内聚力模型的零厚度内聚力单元模拟材料细观开裂行为,引入Weibull分布的材料随机场表征砂浆基体和界面过渡区(ITZ)的非均质特性。基于虚拟半圆弯曲(SCB)试验模拟细观开裂过程,分析材料均质度对CSM细观开裂行为的影响。结果表明:所建立的非均质细观断裂模型能够实现对细观断裂的精确模拟,CSM材料宏观裂纹的产生经历了微裂纹萌生和快速贯通的过程,界面和孔隙缺陷是微裂纹扩展的薄弱区。CSM材料的抗裂性能随着随机场不均匀性的增大而降低,建议在实际施工过程中采取有效措施提高水泥砂浆的拌和均匀性来改善CSM材料的抗裂性能。

集料粒径与体积分数对水稳碎石材料抗裂性能的影响

为了研究集料粒径和体积分数对水稳碎石材料抗裂性能的影响,借助离散元法构建了具有相同集料轮廓与位置、不同集料粒径与含量的圆形劈裂数值试件.通过虚拟间接拉伸试验模拟了水稳碎石细观开裂过程,并进一步研究了集料粒径与体积分数对结构细观开裂行为的影响.结果表明:集料粒径和体积分数对数值试件的力学性能有着显著影响,降低集料体积分数可以增强结构的变形协调能力,提高试件抗裂性能.对于水稳碎石材料,集料的强度骨架作用对整体抗裂性能的贡献弱于界面的衰减效应,充盈的集料最终会损害结构的整体抗裂强度.集料对结构整体强度贡献不如砂浆基体大,对于集料体积分数较高的水稳材料,改善砂浆集料界面性能更有益于提高整体结构强度.

基于细观非均质模型的水稳碎石基层材料疲劳开裂研究

为了研究细观非均质性对水稳碎石基层(CTB)材料疲劳开裂行为的影响,首先,采用离散元法(DEM)和随机算法建立细观非均质随机骨料数值模型;其次,利用数字图像处理技术(DIP)实现模型重构,并结合纳米压痕试验确定材料力学参数分布;第三,基于建立的DIP重构模型进行参数反演获取模型参数,并基于平行黏结衰变表征循环荷载下的疲劳衰变行为;最后,基于建立的细观模型开展虚拟半圆弯曲(SCB)强度和疲劳试验,模拟细观疲劳开裂过程,并探索细观非均质性对结构疲劳开裂行为的影响。研究结果表明:CTB材料疲劳裂纹的形成经历了平稳扩展和快速贯通的过程,张力是疲劳开裂演化的驱动力,砂浆−骨料界面是疲劳开裂的薄弱区域;疲劳损伤在循环加载过程中呈非线性累积,应力与疲劳寿命之间呈指数函数关系;提升材料的抗拉强度是改善结构疲劳抗裂能力的关键措施。砂浆材料的性能随机场显著影响水稳碎石的疲劳断裂行为。随着材料属性离散程度增加,同等应力比水平下CTB材料损伤增长速度降低,裂纹扩展路径延长,试件断裂时的微裂纹总量提高,疲劳寿命增大,然而,过于离散的材料性能又显著降低材料的抗拉强度,削弱结构的承载能力,降低疲劳寿命。在施工过程中,合理控制砂浆的均匀性有益于提高CTB材料的抗疲劳开裂能力。

浙江省养护措施病害发展数据挖掘分析

采用了数据挖掘的方法,分析了原材料及混合料性能等众多因素对养护后沥青路面病害发展的影响。数据挖掘的算法为分类决策树CART算法。CART算法的特征在于生成的每个非叶子节点都有两个分支。调查了浙江省常见的6种沥青路面养护措施。首先采用“等效面积法”计算出每个养护项目的路面病害长期效益,以此作为因变量。自变量包括:集料类型、沥青用量、孔隙率、马歇尔稳定度、冻融劈裂强度比、动稳定度等。分析结果表明:及时的裂缝处理能够进一步提高罩面的抗病害能力,细集料采用石灰岩能明显降低养护措施的病害发生,冻融劈裂残留稳定度较高的混合料的病害也较少。说明对于浙江潮湿多雨地区,混合料水稳定性对其病害发展有着显著的影响。

印度梨形孢接种对丁香罗勒气体交换、生物量累积及其次生代谢物含量的影响

糖尿病日益成为威胁人类健康的重大慢性疾病,一些植物次生代谢物具有抗糖尿病的作用,菌根真菌和根内生真菌可影响植物次生代谢。以盆栽的方式栽培丁香罗勒(Ocimum gratissimum L.),然后接种根内生真菌印度梨形孢(Piriformaspore indica),探讨了印度梨形孢侵染对丁香罗勒的生长及其次生代谢物熊果酸和齐墩果酸含量的影响,结果显示:丁香罗勒接种印度梨形孢后,显著促进了其净光合速率和蒸腾速率,提高了地上部分及全株生物量的积累,而降低了熊果酸和齐墩果酸在茎和叶中的含量。由此可知,根内生真菌印度梨形孢可以促进丁香罗勒的生物量累积而降低其熊果酸和齐墩果酸的含量。

一种高强度透水混凝土配合比设计

透水混凝土是一种新型路面材料,具有良好的透水性,广泛应用于广场、人行道、公园路面等场所,透水混凝土特殊结构导致强度存在不足,提高透水混凝土的强度是当前研究方向。采用在透水混凝土中添加增强剂的方法提高强度,在添加硅灰和玄武岩纤维的基础上继续添加一定量的乳胶、硅灰和玄武岩纤维,进行对比试验,比较7 d抗压强度、28 d抗压强度、劈裂抗拉强度、有效孔隙率、透水系数和密度6个参数。试验结果表明高强度透水混凝土的配合比为:粗集料1 600 kg/m^3,细集料100 kg/m^3,水141 kg/m^3,乳胶10 kg/m^3,硅灰15 kg/m^3,玄武岩纤维5 kg/m^3,减水剂4 kg/m^3。

Effects of flat and elongated aggregates on the performance of porous asphalt mixture

Four fat and elongated(F&E)contents(0%,original,30%,and 40%)were investigated to evaluate the effects of F&Eparticles on the performance of porous asphalt mixture(P A).Laboratory tests including volumetric determination,two-dimensional image analysis,Cantabro loss tests,breakdown tests,and permeability tests were conducted to evaluate the volumetric properties,the state of stone-onstone contact,durability,skeleton stability and permeability of PA,respectively.The test results indicate that the F&E content was a significant factor for total air voids,aggregate skeleton break down,and permeability.The functionality,rutting resistance,long-term durability,and skeleton stability decrease with the increase of F&E content since F&E aggregates in porous asphalt mixtures have a tendency to breakdown.Compared with traditional dense graded mixtures,PA is more sensitive to the F&E content due to an open graded aggregate structure.Therefore,the stricter requiement for F&E content should be met for porous asphalt mixtures than the one for traditional deese graded mixture.

Pt(110)表面催化CO氧化反应原位研究

CO氧化作为最重要的原型反应之一始终受到广泛关注,而Pt系金属表面催化CO氧化反应的机理目前仍存争议。为了研究Pt表面催化CO氧化反应的机理,借助近常压光电子能谱(AmbientPressureX-ray PhotoelectronSpectroscopy,APXPS)结合在线质谱(MassSpectra,MS),原位分析了Pt(110)表面催化CO氧化反应过程中表面物种以及反应产物的变化。实验结果表明:Pt(110)表面催化CO氧化反应过程可以分为三个状态:1)低反应活性状态,Pt(110)表面CO中毒,CO2的产生速率很低;2)高反应活性状态,Pt(110)表面发生点火反应并伴随大量反应热的释放;3)传质速率限制的反应状态,Pt(110)表面O过量,反应速率受到CO扩散速率的限制。保持反应气体总压强为100 Pa,通过改变不同的CO和O2比例,发现Pt(110)表面催化CO氧化反应的点火温度随着CO含量的增加而升高。本工作对于理解Pt(110)表面催化CO氧化反应机理具有重要帮助,同时为进一步弄清催化反应的活性物种提供了基础。

基于驾驶行为和BIM的地下立交数据挖掘分析

为研究地下立交交安设施对行车安全性与舒适性的影响,以南京某大型互通式地下立交改建后模型为例,采用BIM对地下立交进行三维精细化建模,结合数据挖掘手段对驾驶模拟中车辆数据和驾驶数据进行分析,将地下立交分为入口段、分流段、合流段、出口段和基本段,利用信息化手段开展地下立交行车安全性与舒适性评价。结果表明:研究地下立交行车安全性时,通过决策树算法分析发现入口减速段长度行驶安全性影响最为明显,当减速段长度为40 m时最佳;对于地下立交行车舒适性而言,墙壁颜色对地下立交行车舒适性影响最为明显,通过神经网络中预测刻画器分析发现合适墙壁颜色能降低驾驶员的舒适性损失值和横向加速度,从而提高行车舒适性。