波纹钢形状与拱效应对加固盖板涵承载力的影响

为了探索波纹钢形状对加固盖板涵承载力的影响及填充混凝土的拱效应形成机制,采用室内试验与数值分析相结合的研究方法,以一个室内模型试验结果为基准,建立了72个箱形、圆弧及其之间的过渡形状的波纹钢加固盖板涵的数值模型,探明了加固体系承载力随波纹钢形状参数的变化规律;基于合理拱轴的概念,探明了填充混凝土的拱效应形成机理,并采用5个数值模型进行了验证。结果表明:拱腋半径保持不变时,加固体系的承载力随着拱顶、侧墙半径的增加而减小;拱顶、侧墙半径不变时,加固体系的承载力随着拱腋半径的增加而增大;提升加固体系承载力最有效的方式是增加拱腋半径,其次是减小拱顶和侧墙半径;填充混凝土的拱效应与荷载类型有关,当波纹钢的形状能保持拱轴连续并且在素混凝土刚性角以内时,加固体系的承载力最高。在设计波纹钢加固盖板涵结构时,应根据实际工程需要综合考虑波纹钢形状与填充混凝土的拱效应,尽量避免紧贴原盖板涵的加固设计。

基于数字孪生的船撞桥梁抢险施工风险分析

船撞桥梁抢险施工风险控制研究较少,本文依托某船撞桥梁抢险施工,首先分析发生上部结构连续垮塌二次事故风险,接着分析抢险施工振动和地震作用等风险;建立基于数字孪生的船撞桥梁抢险施工风险控制平台,结合桥墩、盖梁水平位移与沉降监测结果进行预测分析。结果表明:船舶撞击力远大于立柱抗剪承载力1717.9 kN,立柱底出现塑性铰,当立柱顶沉降达2.6 cm时将存在上部结构滑落风险,亟须加固并进行动态监测;抢险施工插打钢管桩振动速度远小于《爆破安全规程》规定的振动速度,施工振动对立柱影响较少,但墩柱受损后抗震性能显著降低,当地震波峰值达11.148 GAL或以上时,立柱底部产生的最大轴力均大于轴向受压承载力11027.78 kN,存在严重安全隐患;通过改进小波去噪的灰色LSTM(long short-term memory)组合模型进行预测,得到未来3、5、7 d沉降变化预测结果,相对误差均在15%之内,与实测监测结果基本一致;采用人工干预可以实现物理实体和虚拟孪生体的双向交互,确保抢险施工安全。

不同崩解条件下泥质红砂岩路用性能试验研究

工程实践表明红砂岩在遇水情况下易崩解,且崩解后红砂岩的物理性质变化较大。以湖南长沙某环保科技园工地现场泥质红砂岩为研究对象,通过崩解试验和击实试验对不同条件下红砂岩的崩解情况和红砂岩崩解后的最佳含水量、最大干密度等物理性质进行试验研究,表明不同崩解条件下红砂岩崩解后的差异性,为红砂岩在路基工程中的应用提供参考。

红砂岩路堑边坡平面剪切滑动破坏的安全系数

通过对红砂岩路堑边坡的抗剪指标(с、φ)的分析,找出抗剪强度指标的确定方法,研究边坡的安全系数及平面型滑动的临界滑动面,然后以概率密度和破坏概率为基础,得到最小安全系数,并通过路堑边坡的实例分析,计算出边坡破坏的概率值。

某墩梁固结独柱墩曲线匝道桥倾覆安全性评估

目前对于墩梁固结独柱墩桥梁横向倾覆安全性评估的研究较少,验算加固等方面存在争议。以某建成年代较久远墩梁固结独柱墩曲线匝道桥为例,利用Midas有限元软件建立桥梁计算模型,考虑新旧公路桥梁规范,组合6种不同荷载工况进行抗倾覆验算。结果表明,匝道桥的两端内侧支座在不利工况作用下存在脱空风险;旧规范下匝道桥横向抗倾覆稳定系数不仅大于当时规定的安全限值1.3,也大于新规范规定的安全限值2.5;6种工况下固结墩柱均满足弯压承载力要求;汽车荷载效应分项系数取3.4526时,匝道桥的3#墩先达到抗弯承载力限值,桥梁整体将失稳发生倾覆;内侧支座、墩顶最大位移均未超过位移容许值;现有抗倾覆系数计算公式仍有改进空间,建议对于墩梁固结桥梁,抗倾覆系数可在某些条件下非优先考虑;最后综合工程实际、经济性和合理性,提出增设一种高强度抗拉拔装置的加固方案,支座不再出现脱空,横向倾覆安全性得到提高。研究成果可为后续规范改进、墩梁固结独柱墩桥梁倾覆安全性验算加固提供参考借鉴。

基于BIM+GIS的高速公路数字沙盘研究及应用

传统的工程实体沙盘由于其制作麻烦、费时费力、价格昂贵且功能单一、精度较低、无法提供精准的量测,越来越难以满足现代工程建设管理的需要。随着数字化技术的发展,采用实景高精度的虚拟数字沙盘来取代实体沙盘将为工程建设管理提供更有效的技术手段。根据高速公路建设项目实际需求,基于无人机倾斜摄影测量、BIM和GIS等技术,研究开发了数字沙盘模型,该数字沙盘不仅能真实地展示工程项目的建设情况和具体细节,还可提供红线分析、实景分析、虚拟驾驶和实时精准量测等功能,有效提高了工程建设管理水平和管理效率。

基于激光雷达里程计的高速公路三维建模方法

构建三维道路数字模型对智能车服务和道路管理具有重要意义。文中针对高速公路不同路段应用场景下车辆运行速度快、干扰噪声多、特征少和无回环检测辅助等一系列问题,提出一种以激光雷达信息为建模基础数据、激光雷达里程计与LOAM技术等多传感器融合的高速公路三维建模方法。首先,通过车载激光雷达获取道路场景的激光点云数据,使用激光雷达图像分割技术赋予每一个点有关构造物的标签,剔除道路上其他运动车辆的信息,减少建模噪声;其次,制定了一个精确的同步策略来对GNSS、IMU和激光雷达等传感器进行集成;在此基础上,结合惯性导航预积分结果、基于特征点云的位姿约束和RTK数据构建因子图,消除激光雷达里程计的累积误差,从而构建全局一致性的高速公路三维数字模型。为了保持姿态估计的有限数量,文中还引入了基于关键帧的滑动窗口优化策略。最后,分别采集高速公路场景中常见的3种路段(一般路段、桥梁和隧道路段)进行建模分析,结果表明,在具有挑战性的高速公路场景建模中,文中方法能够有效提高建模鲁棒性、精度以及模型有效性。

基于特征相似性学习的抛洒物检测方法

针对当前以目标检测为核心的抛洒物检测算法无法识别“未知类别”的缺陷,以抛洒物引发外观特征变化的视角切入,提出基于特征相似性学习的抛洒物检测方法。首先,在抛洒物体过程中采集参考图像和待检图像,通过参数共享的孪生卷积神经网络得到两张图像的外观特征,然后利用欧式距离等特征相似性函数计算图像区域之间的特征变化并得到欧式距离热力图,最后经阈值筛选得到抛洒物检测结果。为了提升算法对光照等噪声的抗干扰能力,提出全新的注意力掩膜单元,并通过构建长跨度上下文信息和强监督学习的方式提升注意力掩膜的语义判别性能,引导特征响应聚焦于抛洒物引起的外观变化,同时忽略噪声产生的扰动,最终解决噪声干扰和抛洒物产生的特征缠绕问题。为了验证方法的有效性,本研究在真实高速公路场景下进行视频影像数据采集、标注、构建成标准数据集。结果表明:注意力掩膜单元有效提升了特征的语义判别性能,大幅度提高抛洒物检测精度,其中调和均值F1提高6.4个百分点,同时算法运行速度稳定在30帧/s,满足实时性需求;利用特征序列状态转移方式构建的长跨度上下文信息更有利于注意力掩膜聚焦抛洒物特征信息,抗噪声干扰能力更强;通过强监督学习得到的注意力掩膜轮廓更为准确,模型精度更高。

基于体感交互的公路真三维设计与系统架构

引入自然交互这一人机交互领域的最新概念,基于Kinect传感器强大的人体识别与关节点空间运动跟踪及坐标定位能力,提出采用体感人机交互技术在三维虚拟空间中进行公路线形几何设计的方法,并给出了公路真三维设计系统架构.讨论了采用手势进行公路设计的流程以及手势识别、视角控制、线形实时动态交互优化编辑等功能模块的功能设计与相互关系.并采用微软SDK和Google Earth作为第三方软件,开发了系统原型并进行实验,实现了人机交互手段与公路设计平台由二维向三维转变,验证了基于体感交互的公路真三维设计方法的可行性.

广州城市桥梁管理信息系统总体设计

根据广州市城市桥梁的运营现状和管理上的需求 ,提出了基于Internet和GIS平台的广州市城市桥梁管理信息系统研究与开发的总体思路 ,介绍了系统的需求分析和各子系统的功能设计 ,并对桥梁数据库的建立、桥梁技术状态评定与排序、桥梁维修费用分析 ,以及桥梁安全性评价、桥梁承载能力评定、桥梁状态预测、桥梁维护决策等主要功能模块进行了介绍 .

基于BIM技术的地铁隧道结构监测系统应用研究

地铁隧道工程施工和运营过程中的实时可视化状态监管是提升地铁隧道工程安全管理水平的关键。该文基于BIM技术搭建地铁监测管理系统,通过现场监测设备实时监测控制结构的倾角、应力、位移等参数,通过数据库技术关联监测数据与轻量化BIM模型,实时显示隧道各结构构件力学响应状态,从而实现海量监测数据可视化,并通过设置预警阈值,对隧道的结构安全进行预警。该系统应用于广州市新白云机场第二高速公路项目的地铁隧道结构监测中,结果表明:基于BIM技术的智能地铁监测系统,能够实现地铁隧道安全状况的实时可视化监测,及时对隧道结构存在的安全隐患进行预警,较传统人工定时巡控检测而言,效率大大提高,对隧道施工与运营安全具有重要意义。

高速公路纵坡路段货车运行车速预测

基于汽车动力学原理和汽车行驶理论,利用货车上坡动力性能、换档行为和下坡制动性能分别建立了高速公路上下坡路段货车的运行车速理论预测模型。以CA5310型8×4厢,仓栅式运输车为例,通过对计算车型的分析计算,得出货车满载和超载时的爬坡性能曲线、下坡速度曲线以及运行车速的变化规律,并分析了影响货车上下坡性能的重要参数:功率重量比、坡度等,从而为山区高速公路的线形设计及安全性评价提供参考。

基于B/S架构的城市桥梁管理信息系统

介绍了基于B/S架构的广州市城市桥梁管理信息系统 ,包括系统开发目标、系统总体设计和各个子系统 (地理信息系统 ,数据库管理子系统 ,路网级管理子系统 ,项目级管理子系统 )的功能描述 ,并通过对比的方式对系统开发中使用的关键技术和实现方法进行了论证 ,指出了各自的优缺点和适用范围 ,同时结合项目的具体情况提出了适宜的技术方案 .

二分K-FCM结合算法在交通运行状态判别中的应用

正确判别交通运行状态是交通运营管理的理论依据。以高速公路交通状态判别为研究对象,综合考虑交通流三参数(流量、速度、占有率)的基础上,应用模糊C均值(FCM)与二分K均值结合算法对交通运行状态进行判别。首先,对交通数据集分布特征及交通运行状态特征进行分析,确定以V05~V85为最小欧氏距离判别的数据范围。其次,为解决算法收敛较慢及任意初始化质心对聚类结果的不良影响,对传统模糊C均值聚类算法进行了改进,将运行二分K均值算法的聚类结果矩阵作为FCM的初始聚类中心。经检验,改进的FCM可以有效减少算法迭代次数,得到的目标路段交通状态判别矩阵能较精准地划分高速公路不同的交通状态。

高速公路路基工程能耗统计定额研究

根据公路工程定额及机械台班定额计算路基工程机械能耗。通过能耗-工程量相关性分析,将单位计价土石方能耗作为路基工程单位能耗评价指标。并对广东省4条高速公路合计25个合同段路基工程样本能耗数据的分布进行研究,结果显示单位计价土石方能耗总体服从正态分布。根据这一分布特点,确定不同定额水平下路基工程能耗定额,并绘制不同定额水平下的能耗曲线。

基于平纵组合线形的理论运行速度预测模型

针对理论运行速度预测模型研究中平纵组合速度与实际偏差较大的问题,分析了公路平面、纵面线形对汽车行驶速度的影响机理,建立了平纵组合线形的理论运行速度预测模型。结果表明:在分别预测得到平面和纵断面理论运行速度的前提下,可以根据平、纵面理论运行车速的大小来判断影响汽车行驶速度的主次要线形因素,以平、纵面理论运行车速中较小者作为主速度,车速较大者作为影响主速度的次要因素;并用次要因素对主速度分车型进行折减修正,从而得到与实际情况更为接近的基于平、纵组合线形的理论运行速度模型。

公路线形评价方法的工程实用性探讨

公路线形是影响公路运营安全的根本因素,线形优劣的判别及评价是指导线形设计和优化的关键问题。该文从评价模型、评价标准及评价结果等方面对现有公路线形评价方法的工程实用性进行了剖析,讨论了目前中国评价方法中所采用的二维拆分式路段划分、经验回归式运行速度模型和单一的评价指标在实际工程运用中所存在的不足,并对此提出了基于三维的线形评价方法改进思路。

内支架对波纹钢管廊力学性能影响实验与数值分析

柔性是波纹钢管廊异于混凝土管廊的根本原因。为研究波纹钢管廊的力学性能,依托实际工程,采用现场实验与数值分析的方法对波纹钢管廊在安装支架和未安装支架的不同情况下进行测试与受力分析。结果表明:管廊支架的支撑作用减小了管廊所受的拉力,使全截面受压,对管廊有利;未安装支架且填土未过管顶时,管廊顶部随着覆土高度的增加逐渐由向上变形变为向下变形,管体两侧逐渐由内收向外张变化;安装支架时,随着覆土高度的增加管廊两侧逐渐由土体挤压管体向管体挤压土体变化,逐渐由内收向外张变化,但由于安装了内部支架,这种变化不是特别明显。

高速公路改扩建期作业区设置对通行能力的影响分析

高速公路改扩建期间的道路条件与正常运营情况相比发生了明显变化,道路的通行能力受到诸多其他因素的干扰。由于影响因素的复杂性和繁多性,笔者采用VISSIM仿真技术对高速公路基本路段通行能力的主要影响因素进行了分析,重点研究了作业区设置对通行能力的影响。通过改变作业区设置条件,得到作业区不同设置条件组合下施工路段允许通过的最大交通流量值,从而提出了高速公路改扩建期间作业区各控制区(合流段、缓冲段等)的长度标准和布置要求。

基于背景差分的高速公路运动目标检测算法

针对背景差分法难以适应光照变化频繁且对实时性要求较高的高速公路监控环境的问题,提出一种差分图像自适应阈值确定算法,利用统计学方法对差分图像中目标的灰度值进行快速有效的分类,并将分类界限作为自适应阈值,再利用差分图像的梯度分布辅助判断运动目标的区域.试验结果表明,该算法可以适应不同的监控环境,能准确识别交通目标,且具有较好的稳定性.