国外公路养护装备产业技术发展现状

文章介绍和分析了国际路面机械企业历史发展沿革、关键技术和产品现状,总结了国外企业成功的经验和发展趋势,为中国工程机械和养护机械装备产业的发展提供了可供借鉴的发展路径,为我国公路养护装备支撑交通强国提供了有力保障。

基于雷达遥感对地观测技术的软土地区公路沉降监测方法

为克服传统公路沉降监测方法需耗费大量人力物力且监测范围有限的问题,旨在提出一种基于雷达遥感对地观测技术(In SAR)的软土地区公路沉降自动化、大范围监测方法。考虑软土沉降特征,将非线性黏弹塑性四元件组合流变模型引入InSAR形变建模,提出软土地区公路沉降物理模型,并建立InSAR时序相位方程组,估计沉降未知参数,以计算获取公路大范围面状沉降结果。通过模拟数据和广东伦桂路水准实测数据验证了该方法的可行性和可靠性。结果表明:与软土In SAR线性模型计算方法相比,该方法精度提升24%;与传统地面水准实测方法相比,该方法获取的软土地区公路沉降均方根误差为±5.6mm,相对精度为5%,且趋势与水准实测结果一致。将该方法应用于湖南岳阳湖区公路大范围沉降监测,获取了该区1.5 a的时序沉降结果;该区域公路沉降呈现先快后慢的趋势,累积最大沉降达46mm,沿湖区沉降明显大于内陆区。可为软土地区公路沉降早期识别和养护管理提供依据。

我国公路养护装备产业发展现状及建议

从我国公路养护市场规模,养护装备企业及产品技术现状,交通运输行业国内科研平台布局、机构、体系、研发方向等方面分析了公路养护装备产业现状和存在的问题,以及能源发展战略对未来养护装备产业的影响,提出了公路养护装备产业发展建议,对我国公路养护装备产业布局和产品研发方向具有重要参考价值。

动静组合加载下颗粒迁移与沉积特性试验研究

悬浮颗粒在路基中迁移和沉积运动规律研究对揭示翻浆冒泥病害孕育、发展与致灾机制具有重要的理论意义和应用价值。通过开展动-静组合荷载下分层砾石-砂粉土柱翻浆试验,探究了动荷载加载强度、静荷载间歇时长、以及动静组合加载重复次数等对颗粒迁移和沉积行为的影响规律,并结合试样动水力响应特征分析了诱发颗粒迁移的驱动机制。试验结果表明:颗粒在动水力作用下发生悬浮迁移而在静荷载段受重力作用发生沉降,从而造成砾石层内泥浆浊度呈现波动型增长特征。随动静组合加载重复次数增加,每一个重复周期内的颗粒悬浮增量趋于降低,且悬浮颗粒逐渐堵塞砾石孔隙并在一定程度上抑制翻浆发展。提高动载频率和动应力会进一步降低砂粉土表层的内部稳定性,但相比于增大平均动应力,提高加载频率对增大颗粒迁移量和竖向迁移距离更加显著。

酸环境对粉砂质泥岩三轴力学特性影响研究

为研究酸环境对粉砂质泥岩三轴力学特性影响规律,开展不同酸环境影响下粉砂质泥岩试样三轴压缩试验,得到了酸环境作用下粉砂质泥岩试样宏观力学参数及破环形态的变化规律。结果表明:(1)随着溶液pH值减小及浸泡时间增加,粉砂质泥岩三轴峰值强度显著降低,且试样越过峰值应力后强度衰减幅度减小,粉砂质泥岩逐渐由硬脆性破坏向韧性破坏转变;(2)经过酸溶液作用后的粉砂质泥岩试样黏聚力和内摩擦角等抗剪强度参数发生明显衰减;(3)浸泡时间相同时,随着围压增加,试样破坏面主裂隙倾角逐渐减小,裂隙宽度变大,试样的微裂隙增多;(4)在围压与浸泡时间相同时,随着溶液pH值的增加,破坏后的粉砂质泥岩试样完整性逐渐下降。

高速公路沥青路面预防养护时机及养护措施选择的研究

以河北省某高速公路沥青路面为研究对象,通过长期性能观测数据,提出预防养护最佳时机的方法和养护措施选择原则。研究结果表明:将路面破损指标衰减幅度大,衰减后其值最接近路面破损指标养护标准上限时的年份,作为实施预防养护的最佳时机;根据路面路况水平、病害类型、预防养护措施实施效果的不同,将预防养护划分为轻度、中度、重度,并推荐相应适用的养护措施。

详解公路路面技术状况检测技术及设备

公路路面技术状况检测与评价是公路建设与资产管理中的关键性、基础性技术,它不仅对检验和控制工程质量至关重要,而且还决定着公路资产管理及养护决策的科学化程度。国外在路面检测技术方面的研究已经有40多年的历史,而且根据国情和发展需求,各国采用了不同的研究思路和方法,形成了不同风格和特点的检测技术与检测设备。我国从20世纪80年代后期开始,通过设备和技术引进与自主研发,在公路路面检测领域也获得了长足的发展。

公路养护设计是什么？

2018年11月19日,公路工程行业标准《公路沥青路面养护设计规范》的发布,逐步规范了公路沥青路面的养护设计流程及设计方法等关键技术。落实规范要求,让公路沥青路面养护设计技术更加的系统化,成为未来公路沥青路面养护领域可持续发展的基础之一。为此,本刊特邀该规范的主要参编人员,从公路沥青路面养护设计的定义、设计流程、关键技术、实际案例等不同层面,分析什么才是规范化的公路沥青路面养护设计方法,以期为行业提供参考。

西部地区高速公路沥青路面性能预测研究

以西部某省(区)高速公路路网多年检测数据为基础,对4种因素影响下PCI和RQI的变化趋势进行分析,结合变异系数(%)均值的大小选出影响PCI和RQI衰变的主要因素。选择二次多项式、幂指数曲线、负指数曲线、修正S曲线等4种曲线模型,对沥青路面损坏状况指数PCI和路面行驶质量指数RQI的衰变规律进行研究,最后通过路网实际检测数据对模型进行验证。结果表明:①交通量和区域对PCI衰变影响较大,交通量和基层厚度对RQI衰变影响较大;②PCI衰变趋势符合幂指数曲线,RQI衰变趋势符合修正S曲线;③经全路网检测数据验证,PCI、RQI预测的平均差值分别为-0.60和-0.74,预测误差分别为-0.30%和-0.78%,精度满足小于1%的规范要求。

炭质泥岩粗粒土动态回弹模量及预估模型研究

【目的】为研究炭质泥岩粗粒土动态回弹模量在荷载、级配和含水率影响下的变化规律,【方法】开展室内三轴试验,探究不同应力状况、分形维数和含水率条件下炭质泥岩粗粒土的动回弹特性。【结果】试验结果显示:炭质泥岩粗粒土动态回弹模量随体应力的增大而增大,随动偏应力和含水率的增大而减小;含水率对动态回弹模量影响较大,在含水率较小时,回弹模量随分形维数的增大而减小,随着含水率的增大,回弹模量逐渐随分形维数的增大而增大。【结论】采用三参数复合模型对试验结果进行回归分析,试验结果与模型有较好的拟合效果,并提出了基于含水率和分形维数的三参数经验预估模型,可有效预估炭质泥岩粗粒土动态回弹模量。

纤维改性沥青混合料性能研究进展

纤维作为一类沥青混合料添加剂和稳定剂,能有效改善沥青路面的各项性能指标,延长沥青路面的使用寿命。该文通过分析国内外相关文献,总结了纤维改性沥青及沥青混合料的作用机理、纤维掺量对性能的影响及不同类型纤维改性沥青的特点。纤维能有效改善沥青混合料的高温性能、低温性能和疲劳性能,尤其对沥青混合料的抵抗低温和疲劳开裂具有较大的优势。选择合适的纤维长度和掺量、改性纤维的表面结构都能提高纤维的改性效果。纤维复配改性沥青可改善单一改性沥青的部分性能不足的问题,进一步提升沥青混合料的综合性能。纤维改性沥青混合料可全面提升沥青路面的综合性能,为持久耐用的长寿命路面提供技术支持。最后,结合纤维增强作用机理对沥青混合料的性能影响进行分析,给出了后续的研究方向。

竖向地震作用下饱和土-桩体系的耦合动力响应研究

为揭示竖向地震荷载作用下桩土系统的耦合动力特性,首先将基桩视为具有径向和竖向变形的三维轴对称杆件,采用Hamilton变分原理建立其运动方程,而桩周土体视为充满流体的三维多孔连续介质,采用Boer多孔弹性介质模型描述其动力学行为。在不引入势函数的情况下,先将土骨架的体积应变和孔隙流体压力作为中间变量处理土体运动方程,然后采用分离变量法求解土体和基桩的运动方程,进而结合桩-土系统的边界和连续条件,推导得到桩顶的运动放大系数和运动响应因子解析解。通过与相应有限元模型数值计算结果及已有解的比较,验证所提出解的正确性。最后分析桩土主要参数对桩土耦合系统动力特性的影响,得到了一些有意义的结论,可为相关工程实践提供参考。研究结果表明:当桩长径比较小时,基桩的径向变形对饱和土-桩系统的动力响应存在显著影响,忽略基桩的径向变形,将高估桩土系统的共振行为;对于单相土而言,在低频阶段,桩顶响应相对于自由场表面响应偏小,在高频阶段,其随着桩长径比的增大而偏大。桩土系统的共振行为发生于激振频率接近于土体自由场的自振频率。随着桩长径比的增大,桩土系统对基岩运动的放大效应呈增大趋势;对于饱和土而言,饱和土层表面的响应与基岩运动基本上一致。随着桩长径比的增大,桩土系统对基岩运动的放大效应呈减小趋势。

基于混合蚁群贪婪算法的路面区域多裂缝修补路径规划研究

面对日益繁重的公路养护任务,亟需通过公路养护的自动化与智能化提升公路养护效率,保障通行安全。为了使路面裂缝自动修补技术精准服务于实际应用,对基于混合蚁群贪婪算法的路面区域多裂缝修补路径规划进行了研究。首先,以修补车最短修补路径为优化目标,构建了最短冗余路径下的路面区域多裂缝修补路径规划数学模型;然后,基于该数学模型以混合蚁群贪婪算法(AC-GA)实现问题求解。为了验证研发算法效果,针对包含40条裂缝的待修补区域,通过引入传统蚁群算法(AC)与AC-GA相比较,探究AC-GA的可行性与有效性。实验结果表明:AC-GA在求解效果、求解效率两方面都优于AC算法,面向双向两车道路面区域包含40条裂缝的场景,可实现10 s内获取较好的多裂缝修补方案。

基于改进免疫遗传算法的建设项目应急预案优化

为了提高建设项目应急预案的针对性,基于改进免疫遗传算法对建设项目应急预案优化进行仿真研究。首先,借鉴生物免疫原理,构建建设项目应急预案优化理论模型;其次,通过设计Taguchi试验优化算法中的重要参数,引入精英保留策略改进免疫遗传算法,并基于该算法构建建设项目应急预案优化模型;最后,以某高速公路为例,运用MATLAB软件进行模拟仿真,测试改进免疫遗传算法的可行性,并设置两组对比实验验证改进免疫遗传算法的优越性。仿真结果表明:相比于传统免疫遗传算法,改进免疫遗传算法下应急预案的亲和度更高,收敛速度也更快。这拓展了项目风险研究,为风险应对决策提供参考依据。

水泥路面“冷”新生

本文提到的就地冷再生技术方案基本解决了原有方案存在的种种弊端,旧料完全利用、标高抬升小、节约成本、质量易控制、裂缝较少,目前已成为湖南省广受欢迎的水泥混凝土路面大修首选方案。

基于拉压差异的沥青混合料强度与疲劳特性

【目的】探究沥青混合料的拉压差异力学特性。【方法】开展了典型沥青混合料直接拉伸和四点弯曲强度及疲劳试验,基于材料拉压模量差异特性推导并得到了区别于传统四点弯曲梁的真实四点弯曲强度计算公式,分析了传统四点弯曲、真实四点弯曲及直接拉伸应力状态下强度、疲劳寿命及模量衰变规律。【结果】真实四点弯曲强度约为传统四点弯曲强度的80%,在相同加载速率下,不同应力状态强度中直接拉伸强度最小,且其对加载速率的敏感性亦最低;在相同应力水平下,直接拉伸疲劳寿命最小,但在相同真实应力比下直接拉伸疲劳寿命最大,真实四点弯曲疲劳寿命约为传统四点弯曲疲劳寿命的46%;真实四点弯曲疲劳试验的模量衰变速率远小于直接拉伸模量衰变速率,且破坏时前者的模量衰减幅度更小。【结论】材料的拉压差异特性对其力学参数的测试结果及变化规律影响显著,研究成果可为考虑拉压差异的沥青路面结构设计参数取值提供参考。

金属掺杂氧化铈柱撑蒙脱土改性沥青的老化行为及催化性能

针对传统光催化材料在沥青路面中的应用催化降解效能低的问题,综合金属掺杂法和共沉淀法制备了3种金属(Cu、Fe、Mn)掺杂蒙脱土基氧化铈复合材料,探讨其物相成分演变规律、官能团变化特征及光吸收拓展范围,研究在梯度掺量条件下不同光催化复合材料改性沥青的流变性能、高温服役性能、抗老化能力及尾气降解效率。研究结果表明:引入过渡金属阳离子可降低复合材料的带隙,在实现CeO_(2)在负载体上高分散效果的同时,也提高了新型光催化复合材料的光响应能力;当光催化复合材料掺量(质量分数)为4%时,改性沥青的高温流变性能、高温抗变形能力及抗老化性能衰减能力明显提升;当掺量为6%时,Fe^(3+)掺杂CeO_(2)柱撑蒙脱土改性沥青催化效果最佳,其中,对NO的降解效率可以达59.6%,降解效能提升17.3%。

废胶粉复合改性沥青相容性研究

采用分子动力学模拟、差示扫描量热分析、离析软化点差3种方法研究废胶粉复合改性沥青在化学助剂作用下胶粉与沥青相容性的变化。首先,采用Materials Studio软件构建沥青四组分代表分子、胶粉代表分子、化学助剂代表分子的单体模型与混合体系模型,模型经优化处理后进行分子动力学分析,计算得到各模型的溶解度参数和沥青与胶粉代表分子−丁苯橡胶及各混合体系的溶解度参数差;然后,根据差示扫描量热分析和离析软化点差的试验结果对废胶粉复合改性沥青中沥青与胶粉的相容性进行综合分析。研究结果表明:在化学助剂的作用下,胶粉与沥青的相容性得到增强;废胶粉复合改性沥青的总吸热量低于普通胶粉改性沥青的总吸热量,废胶粉复合改性沥青更加稳定;废胶粉复合改性沥青的相容性优于普通胶粉改性沥青的相容性。

酸性可溶木质素胺的合成及其乳化性能研究

以碱木质素、甲醛和二乙烯三胺(DETA)为原料经过Mannich反应制备木质素胺。采用元素分析、红外光谱和核磁共振等方法对木质素胺的结构进行了表征,并分析了其溶解性能和乳化性能。红外光谱和核磁共振氢谱分析证明了DETA被成功地接枝到木质素的苯环上。合成条件优化时发现反应温度和反应时间对枝接率影响较小,而原料比的影响较大,在温度为80℃、反应时间6 h、甲醛和DETA物质的量比值为3.0、DETA和木质素质量比值为1.55条件下,木质素胺的含氮量最高可达16.95%。同时性能测试结果表明:木质素胺在酸性水溶液中的溶解性与其接枝率有明显的相关性,当木质素胺的含氮量达到16.59%以上时,其在酸性条件下的溶解性达到100%。将木质素胺制备成质量分数为5%、pH值为2的酸性皂液,并制备含固体62%的乳化沥青,经检测,木质素胺的酸性水溶性越好,其乳化沥青性能也越好;当木质素胺的含氮量达到16.95%,乳化沥青的筛上剩余量为0,1 d和5 d贮存稳定性分别小于1%和5%,颗粒的平均粒径均达到2.2μm。

沥青路面预防性养护的新思考

预防性养护作为一个完整的概念于20世纪80年代被提出,是让状态良好的道路系统保持更长时间,延缓未来的破坏,在不增加结构承载能力的前提下改善系统功能状况而采取的一种养护措施。预防性养护的实质是在适当的时间,将适用的技术措施,应用在适宜的路面上。