公路沥青路面性能全指标预估模型研究

文章基于半马尔可夫模型,利用吉林省普通公路沥青路面2017~2022年的检测数据,首先按照公路等级和养护历史进行数据分组处理,得到不同分组条件下对应的各项路面性能指标的状态转移概率,然后计算得到半马尔可夫状态转移概率矩阵库,最后建立了基于状态转移概率矩阵的路面性能预估方程。对比结果表明,预测模型较好地表征了路面使用性能衰变规律,能够预测路面性能衰变。

基于不同行驶状态下桥面沥青铺装层间力学行为研究

为探究车辆行驶状态(匀速、制动和加速)和层间接触差异对连续箱梁桥沥青铺装结构力学行为的影响规律,分别以接触模型和连续模型表征层间联结特性建立桥面沥青铺装结构仿真模型,以车辆行驶状态下桥面沥青铺装结构力学响应差异进行层间联结模型比选;对比分析车辆行驶状态和层间摩擦系数μ(0.0、0.2、0.4、0.6、0.8)对桥面沥青铺装结构的力学响应影响规律。结果表明,层间联结采用接触模型时所得结构层各响应指标值均大于连续模型,接触模型能更好地反映桥面沥青铺装结构层间真实联结状态。相同层间摩擦系数下,车辆制动和加速行驶状态下的结构层各动态响应指标均大于匀速状态,其中纵向剪应力增涨幅度最明显,为匀速行驶状态下的2倍左右;随着层间摩擦系数的增加,铺装结构黏结层的S 11、S 22、S 33、S 12减小,纵向剪应力S 23增加。车辆在加速或制动过程中会对桥面沥青铺装结构层间黏结产生较大的损伤,因此在桥梁限速区间采取措施适当地提高层间黏结力,有利于减缓沥青铺装层层间滑移破坏。

基于Matlab程序对干湿状态下沥青路面磨损情况的定性定量分析研究

基于福州滨海新区施工建设的沥青路面工程,在通车使用过程中发现路表面出现磨损松散病害,一定程度上影响了交通行车安全性和路面的服役寿命。因此,对福州滨海新城10条沥青路面进行磨损调查,观测沥青路面在干湿状态下的磨损情况,并采用Matlab程序对干湿状态下的磨损图像进行二值化处理和分形维数计算,通过统一的标准定性定量分析沥青路面的磨损情况。

公路边坡抗滑桩加固模拟分析

为合理制定公路边坡抗滑桩支护方案,采用有限元软件进行数值模拟分析。通过对比分析坡面位移、桩身位移和应力、边坡安全系数计算结果,认为支护后坡体和桩身的变形得到了有效控制,剪应力稳定在小范围内波动,边坡安全系数大幅提升,说明采用抗滑桩支护有效提高了边坡稳定性,支护方案具有可行性。

旧水泥混凝土路面沥青铺装层反射裂缝疲劳断裂分析

针对旧水泥混凝土路面沥青铺装层容易产生反射裂缝的特点,采用断裂力学理论,建立了5层体系平面应变模型,对各种荷载作用下不同层间结合状态和路面结构参数的应力强度因子进行了计算分析,并对常用防止反射裂缝措施进行了效果比较。结果表明:层间粘结状态对裂缝扩展的影响较大,土工格栅的防止反射裂缝效果相对较好。

保通状态下高速公路改扩建路面拼宽施工技术研究

针对高速公路改扩建路面拼宽施工高低差较大影响路面通行质量的问题,文章研究了保通状态下高速公路改扩建路面拼宽施工技术。通过采取布置高速公路改扩建路面拼接段隔离墩,拆除改建段中原限速标志,增设限速标志与临时隔离设施,铣刨高速公路原路面重新加铺稳定碎石基层,铣刨旧路部分,并加铺碎石沥青混凝土基层。拼接高速公路改扩建路面面层,在面层之间洒布黏层油,确保面层之间的拼接效果,最后对实例进行分析,验证了该技术的施工质量。

废旧沥青路面绿色高值化冷态再生循环利用关键技术及示范应用

围绕废旧沥青路面绿色高值化再生利用中“新旧沥青之间混溶难”、“残余水对性能牵制强”和“施工质量变异性大”等技术难题,在国内外率先将“烹饪废油处治”和“废旧沥青路面材料再生”结合,发明了沥青质沉淀干扰技术,研发了生物油基系列再生新材料,实现了老化沥青冷态活化再生技术的“促溶升级”;研发了确定残留含水率的试验方法,提出了旧料预润技术,建立了基于性能平衡的设计方法,实现了冷态活化沥青再生技术的“减水增效”;建立了再生材料多指标分级数据库,构建了生产施工质量控制体系,实现了冷态活化沥青再生技术的全流程“控变提质”。“产学研用”以废治废形成了具有自主知识产权的废旧沥青路面绿色高值化冷态再生循环利用关键技术,推动了传统再生沥青路面工程的技术升级,实现了全产业链技术应用和示范,促进了交通运输行业绿色、循环、低碳发展,取得了显著的经济和社会效益。

PSO-ASVR在三波长路面状态传感器定量标定中的应用

路面状态传感器是路面状态定性识别和定量测量的重要工具,其定量测量性能依赖于定量标定模型的准确性。为了解决路面状态传感器定量标定数据非线性和非均匀分布问题对定量测量的不利影响,提出基于PSO-ASVR(particle swarm optimization-adaptive support vector regression)的路面状态传感器定量标定模型。构建AP(adaptive preprocessing)流程进行标定数据最优化预处理,降低路面状态传感器非均匀分布问题影响下的标定数据处理误差。采用基于结构风险最小化的SVR(support vector regression)算法进行标定数据拟合,并利用PSO(particle swarm optimization)算法实现SVR中参数最优化,降低路面状态传感器标定数据非线性引入的数据拟合误差。不同路面状态条件下标定数据处理实验表明:新方法相比于传统方法在均方根误差RMSE上至少可减小63%,验证了其在提高定量标定模型精度上的有效性,实现了路面状态传感器定量标定误差的降低。

沥青路面薄层环氧铺装材料抗滑性能衰变规律

为研究薄层环氧铺装材料路面抗滑性能的衰变规律,采用4种粒径在1~4 mm范围内的骨料颗粒并结合双组份环氧树脂材料组成了抗滑磨耗层。经过10 h的小型加速加载试验后,分析了不同粒径耐磨颗粒、不同岩性抗滑骨料及不同施工工艺条件下薄层抗滑性能的衰变规律。利用数学模型对摩擦系数和构造深度值进行了拟合与回归分析,通过分析数学模型中参数a的绝对值得到了对环氧树脂薄层抗滑耐久性能影响程度最大的关键因素。最后提出了基于荷载作用次数和抗滑指标的稳态方程及抗滑衰变通用模型。结果表明:抗滑骨料粒径越大,薄层的抗滑性能越好;选择玄武岩或辉绿岩作为骨料的薄层,其抗滑能力的综合表现好于金刚砂和陶瓷颗粒;在单层砂浆涂抹工艺下制作成型的薄层试件其抗滑性能衰减幅度虽然不大,但由于抗滑骨料与黏结剂混合搅拌后导致薄层表面的抗滑性能下降,综合来看,在双层铺洒工艺下制作成型的薄层试件其抗滑性能最好;不同岩性的骨料对薄层抗滑耐久性能的影响程度最大,其次是不同施工工艺,而粒径大小的影响程度最小;该稳态方程能够缩短40%左右的测试时间,显著提高了试验效率。所提出的抗滑衰变通用模型能够为相关实际工程案例中抗滑耐久性能的预测提供参考。

泰州大桥钢桥面铺装十年养护总结与评价

泰州大桥作为国家级重大工程,是世界首座千米级三塔悬索桥。主跨2×1 080 m,钢桥面铺装采用“下层浇注+上层环氧”的刚柔复合型铺装方案,其结构体系为桥梁技术前沿的突破性创新,系世界首创,具有“三塔两跨悬索桥型、钢箱梁结构超长、交通量较大、重型车比例高、桥位区雨量充沛、相对湿度大”等独有的工程特点。泰州大桥超长超柔钢桥面结构也对运营维养提出了新挑战,系大桥建设的“八大技术难点”之一。大桥在钢桥面铺装养护运营阶段做了大量卓有成效的研究与实践工作,取得了丰硕成果,建立了桥面系服役状态感知系统,摸清了铺装性能衰变规律,并定期开展洒水控温和治超,促进日常管养的成效明显。此外,还开展了人工步检及专业化检测工作,实现检测全面覆盖,开发了适用于刚柔复合型铺装长期服役的耐久性保存和提升的关键技术,实现高品质耐久性服役。

基于改进YOLOX-s的机场跑道冰雪状态感知

针对机场冰雪跑道安全性和适航性状态感知能力不足及跑道表面状况报告交互的新需求,提出一种面向多尺度特征融合的机场跑道冰雪状态感知模型.以YOLOX-s模型为基础,在主干特征提取网络中引入全局上下文模块,获取更丰富的浅层与深层特征;将颈部结构中路径聚合网络替换为双向特征金字塔,以提升特征融合能力;在加强特征提取网络尾部添加自适应空间特征融合结构,进一步增强特征融合效果;使用α-EIoU优化损失函数,提高模型收敛速度与精度.实验结果表明,改进后的YOLOX-s模型在跑道冰雪实验系统所得的冰雪污染物数据集上平均精度达到了91.53%,比原始的YOLOX-s模型提高了4.68%,能够为机场跑道除冰雪作业提供决策支持.

在役高速公路沥青路面结构功能状态评估方法研究及应用

为了对在役高速公路沥青路面的结构功能状态进行评估,本文基于结构与功能匹配的原则,考虑路面不同结构层的功能需求,对相应结构层的结构功能性评价指标、方法及标准进行研究,最终建立在役高速公路沥青路面结构功能状态评估方法,并结合工程予以应用论证。结果表明:所提出的针对路面结构表面层抗疲劳、中面层抗车辙以及无机层抗疲劳功能状态评估方法,能够科学评估在役高速的结构功能状态,可行性强,为路面剩余寿命评估提供了新的解决方法。

汽车制动时湿滑路面对运行状态的影响分析

路面湿滑状态影响行车安全性。研究汽车在不同湿滑路面上制动时的运行规律及轮胎受力情况,有助于探索雨天交通事故发生机理。将轮胎接地面的湿滑程度分为五类,采用机械系统动力学仿真软件,构建了整车模型、轮胎模型及路面模型,分别模拟了汽车在各种路面上制动时的纵向位移、横摆角、横向位移变化情况。并通过分析胎—路作用力,解释了汽车运行参数变化的原因。研究结果表明,汽车制动时的运行参数与路面湿滑状态密切相关,轮胎接地两侧路面的湿滑程度及其差异性越高,则汽车运行安全性越低;两侧路面湿滑程度不均衡虽然有可能使得制动距离缩短,但是汽车横向位移变化率却极大,容易发生因横摆角过大出现急转的危险。

具有碎石基层的半刚性沥青路面碎石层的应力状态变化规律的研究

为分析具有碎石基层的半刚性沥青路面结构中级配碎石层的应力变化规律,根据Drucker-Prager屈服准则,采用弹塑性有限元法,对级配碎石层竖向压应力和水平压应力沿深度和水平方向的变化情况进行了计算,总结了竖向压应力和水平压应力沿深度和水平方向的变化规律,分析表明,在整个荷载圆范围内级配碎石层竖向压应力为142～349kPa,荷载圆边缘处水平压应力为40～66kPa.该结论可为级配碎石材料室内动三轴试验施加偏压和围压提供借鉴.

高速公路路面状态对交通安全的影响评价

选取路面损坏状况指数和路面抗滑性能指数作为路面状态的表征指标,速度标准差系数作为交通流表征指标间接反映交通安全状态。在考虑交通量影响的情况下,仿真模拟实际路段沿线交通流速度标准差系数的变化情况,结合已有的路面检测数据,建立高速公路路面状态对交通安全的影响评价模型,并提出了影响分级标准。基于提出的模型,开发了一套评价软件,以沪宁高速公路为应用实例进行分析。结果表明:本文所构建的关系模型可准确评价高速公路路面状态对交通安全的影响。

基—面层间粘结状态对沥青路面车辙的影响

通过有限元软件模拟基-面层间局部不同粘结状态的沥青路面结构,计算分析了路面处于弹性阶段时荷载作用下的力学响应,结果表明:在车辆荷载作用下,由于基-面层间出现局部完全滑动,路面各面层底最大主拉应变都有增大,最大剪应变以表、中面层底变化明显,竖向压应变以越靠近粘结状态变化区越大;车轮制动,竖向荷载与水平荷载的联合作用加大了路面结构的变形。在此基础上,进行了室内车辙试验,较好地验证了,由于结构层间局部粘结失效,会导致沥青路面出现车辙。

轮载与层间接触状态对沥青路面力学响应的影响

采用BISAR 3.0计算软件对不同轮载和层间接触状态下沥青路面路表弯沉、面-基层间正应力和剪应力、路基顶面压应变进行分析。结果表明,不同层间接触状态对路面结构力学响应的影响与轴载和胎压有很大关系,同时层间黏结作用的缺失和超载将大大增加车辙、拥包和推移出现的概率。

计算机仿真研究平整度指标与路面状态的定量关系

参照平整度测量仪的结构及原理,用MATLAB科学计算语言对平整度的测量过程进行了模拟仿真,分析平整度指标与路面状态参数之间的定量关系,并阐述了此项研究对提出新的摊铺机自动找平系统的控制方式,提高路面平整度具有的实际意义与可行性。

旧沥青路面加铺层结构层间工作状态研究

为有效抑制旧沥青路面加铺层结构的层间破坏,建立有限元模型,通过分析水平荷载、加铺层厚度与模量、旧路当量回弹模量、旧路横向开裂等因素对旧沥青路面与加铺层结构层间内力影响规律,进而确定了不同水平摩擦系数对应的旧沥青路面与加铺层结构层间剪应力范围,以及不同加铺层厚度的层间压应力范围,建议在加铺层结构及层间材料设计时取最不利状态的层间内力.研究结论对沥青路面加铺层结构设计及层间材料技术指标要求具有参考价值.

考虑层间接触状态的沥青路面力学性能分析

为了研究不同层间接触状态的沥青路面力学性能,借助ABAQUS构建路面三维有限元模型分析了路面温度场下不同的层间接触状态对路面力学性能的影响,并建立了考虑层间接触状态的疲劳性能预估模型。研究表明:当深度路面在0.68 m以上,路面温度与深度呈三次多项式关系、路面深度在0.1 m以上时,路面温度与外界环境气温呈二次多项式关系;层间接触状态对沥青路面拉应力影响最大,剪应力次之,对竖向变形影响最小,低速、重载的车辆能使路面最大拉应力、最大剪应力、最大竖向位移分别增大90.0%、70.0%、63.2%;与完全连续状态相比,随着层间接触状态的劣化,沥青路面的疲劳寿命最大降低了75.6%。可见为延长路面的使用寿命,施工时应连续铺装压实,严格控制层间黏结质量。