基于组合赋权-灰云模型的高速公路隧道施工安全韧性评估方法

为了最大程度避免从安全风险到安全隐患、再到安全事故的发展,在事故发生之前做好事前预防控制,研究了以安全隐患为节点的高速公路隧道施工安全韧性评价方法。考虑隧道施工系统自身拥有抵抗、承受、适应风险的能力,提出了安全韧性角度下风险管控、隐患承受和隐患识别评估指标,构建了人员、设备和管理这3个维度的高速公路隧道施工安全韧性评价指标体系,建立了基于组合赋权-灰云模型的高速公路隧道施工安全韧性评估方法。以宁波市某高速公路中某隧道为研究对象,运用该方法对其施工安全韧性等级进行评估。结果表明:该隧道施工过程的安全韧性为较高等级韧性,安全状态良好。然而,隐患识别能力的安全韧性等级为中等级韧性,说明该隧道在施工过程中智能检测各种危险状态的能力欠缺,不能做到快速识别隐患的发生与演变。对比了组合赋权-灰云模型评估结果与传统作业条件的危险性评价法安全风险评估结果,表明灰云模型对安全韧性评估的可靠性。使用基于组合赋权-灰云模型的高速公路隧道施工安全韧性评价方法,不仅可以得到安全韧性等级的综合评估结果,还根据各要素的灰度聚类系数进行影响程度排序,从而追溯到安全韧性薄弱处,精确找出影响高速公路隧道施工安全状态的限制因素。

基于熵权-改进TOPSIS法的高速公路桥梁工程安全韧性评价方法

针对交通建设过程中不充分的安全管理导致的高速公路桥梁工程施工安全隐患问题,研究了面向桥梁工程施工的风险-隐患-事故全过程安全韧性水平评价方法。通过文献计量分析、WBS理论等方法将韧性引入交通工程安全评价,提出基于安全韧性理论的高速公路桥梁工程评价体系,分析高速公路桥梁工程施工安全韧性机理,形成以安全韧性“4R”特性为一级指标的高速公路桥梁工程施工安全韧性评价指标。传统熵权-逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an ideal solution,TOPSIS)评价未考虑异常值对于评价结果的影响,运用统计检测法对异常值进行筛查与二次采集,同时选择熵权法优化权重赋权,构建基于熵权-改进TOPSIS法的桥梁工程安全韧性评价模型,实现对桥梁工程安全韧性的定量评价。本研究选择4条高速公路桥梁施工路段,对其安全韧性水平进行评价并对模型可行性进行分析。结果表明:乙、丁路段属于中等级韧性;甲、丙路段属于低等级韧性。在传统的风险评价法中,乙、丁路段总体风险等级为Ⅰ级,甲、丙路段总体风险等级为Ⅱ级。评价结果与实际施工情况相符,验证了该模型的有效性和可行性。提出的熵权-改进TOPSIS法能够在确定安全韧性等级的基础上进行敏感性分析,实现风险因素的溯源,帮助决策者进行事前针对性改善。

高速公路建设安全管理数字化应用探索

随着交通工程建设的高速发展,如何有力保障平安百年品质工程建设,高效、科学、合理的开展工程安全管理工作成为该领域亟待解决的重要问题。加快推动工程安全管理的数字化改革,通过数字化转换、数字化考评、数字化监控监测、数字化预警等技术的应用,以数字化改革撬动领域变革,促进工程建设领域安全管理水平,成为推动数字化改革工作的重点。

半预制预应力UHPC-S-NC盖梁静力性能试验及理论分析

为解决大悬臂盖梁吊装重量大且难以实现预制拼装的技术难题,利用超高性能混凝土(Ultra-High Performance Concrete,UHPC)优异的力学性能,提出了采用由UHPC、钢板和型钢(Steel,S)制作的槽形组合结构作为永久模板,架设就位后浇筑普通混凝土(Normal Concrete,NC)的新型半预制预应力UHPC-S-NC盖梁.为研究其抗裂性能、刚度并对其安全性进行评估,结合实际工程,设计一片1∶2.5的大比例缩尺模型并进行全过程静力加载测试,获得了试验梁的变形特征、开裂荷载、裂缝开展、分布规律和应变等关键试验数据.分析了试验梁裂缝分布和应变发展规律;考虑材料塑性应力-应变关系,提出了结构UHPC层和NC层的开裂弯矩计算模式和计算方法;并根据截面平衡条件提出了组合结构的抗弯承载力计算模式,同时,依据规范对结构抗剪承载力的计算模式进行了探究.结果表明:新型组合盖梁结构具有施工快捷、装配化程度高等特点;开裂弯矩的计算结果与试验值吻合较好;采用平衡条件和叠加法评估结构的承载力,新型盖梁结构具有足够的承载能力,结果偏于安全;针对实际工程提出了一些具体的结构设计和施工的建议.研究成果可为半预制盖梁的应用提供参考.

预制UHPC永久模板钢筋混凝土组合梁抗剪性能有限元分析

为了研究预制超高性能混凝土永久模板钢筋混凝土组合梁抗剪性能,选取合适的U型UHPC预制单元本构关系,建立了钢筋混凝土梁的有限元永久模型,并与已有的试验数据进行比较,验证了模型的可靠性,并分析配箍率、剪跨比等参数对超高性能混凝土组合梁抗剪性能的影响。结果显示:超高性能混凝土预制单元可显著提高斜向开裂荷载和极限荷载;预制单元会限制箍筋的作用,所以配箍率对组合梁影响小;剪跨比对组合梁抗剪性能影响大,但是和配箍率一样都会影响其延性。

基于图像序列分析的城市道路交通事故预测

为进一步提高路网交通事故预测的准确性,本文提出一种基于图像序列分析的短时交通事故预测方法。首先,使用过采样方法对微信小程序采集的交通事故数据进行插值处理,来消除事故数据内部大范围零值对模型训练准确性的影响;并将其与路网的流量数据及与引发事故相关的属性数据进行融合,得到稳定的时间序列作为模型的输入数据。然后,构建一个具有密集连接卷积的双向ConvLSTM U-Net(BCDU-Net)模型。该模型结合了一组双向ConvLSTM结构,将编码层和解码层的特征进行融合,以更全面地捕捉序列数据中的时空相关性。同时,模型还采用密集连接卷积结构,使特征图在深度方向上相互拼接,确保每一层都能够直接从损失函数中访问梯度。最后,通过将预测结果与实际交通事故数据的比较评价了模型的性能。结果表明,本文模型的预测结果相比全连接长短期记忆网络(FC-LSTM)模型,卷积长短期记忆网络(ConvLSTM)模型和U-Net模型,交叉熵损失函数分别降低了65.96%、15.70%和3.47%,均方根误差分别降低了21.48%、3.13%和1.71%,精确度分别增加了75.06%、11.82%和3.08%。说明本文所提出的方法在预测城市道路交通事故时具有更好的性能。

新型UHPC-NC组合盖梁的结构设计与试验分析

为了实现城市高架桥或高速公路改扩建工程超大规模盖梁的装配化、快速化施工,提出由钢板和超高性能混凝土(UHPC)制作的外壳及现浇核心混凝土(NC)组成的新型UHPC-NC组合盖梁.为了探究外壳UHPC和钢模板厚度对受力性能的影响,对不同UHPC和钢板厚度进行参数分析.分析结果表明,在自重作用下,外壳的刚度受UHPC和钢板厚度及其比例的共同影响.当张拉预应力和浇筑混凝土时,UHPC和钢板越厚,外壳的受力性能越好,但是经济性会降低,建议采用UHPC厚70 mm,钢板厚6 mm的方案.为了验证该方案的可行性和安全性,设计1∶2.5的缩尺模型,开展静力加载试验.结果表明,新型UHPC-NC组合盖梁的受力性能好,安全储备较高,可以为盖梁的装配化施工提供参考.

再生细骨料对超高性能混凝土的力学与自收缩性能影响

将再生细骨料应用于超高性能混凝土(UHPC)不仅能降低成本,还可实现建筑垃圾资源化利用。采用预湿状态再生细骨料制备UHPC,探究再生细骨料的粒径(0.6~<1.18 mm和1.18~2.36 mm)和不同掺量(10%、20%、30%和40%,均为体积分数)对UHPC的工作性能、力学性能、体积稳定性、抗氯离子渗透性能的影响,利用热重分析(TG-DTG)、显微硬度、压汞仪(MIP)和扫描电子显微镜(SEM)等测试方法揭示其影响机理。结果表明,再生细骨料的粒径和掺量是影响UHPC力学性能和体积稳定性的关键因素。随着预湿再生细骨料掺量增大,UHPC的流动性和自收缩值逐渐减小,但其抗压强度表现出先增大后降低的趋势,其中掺入20%预湿再生细骨料(粒径为1.18~2.36 mm)制备的UHPC性能更优,与未掺再生细骨料UHPC相比,其28 d抗压强度提升7.0%,7 d自收缩值降低了78.8%;预湿再生细骨料内养护效应有助于降低UHPC内部自干燥进程、提高水化反应程度、优化界面过度区组成结构、减少有害孔和多害孔数量。

基于排队论的道路交通警力资源配置研究

为缓解有限的交通警力资源与道路交通事故处理不及时之间的矛盾,提出道路网格化管理模式下基于排队论模型的交通警力优化配置方法。首先,利用城市路网卡口系统获取的车牌识别数据,提取车辆的历史出行轨迹,建立路段之间的相似度模型;其次,采用谱聚类算法对路段进行聚类划分,形成路段之间关联度最高的集合,作为城市道路网格划分的结果;然后,针对网格范围内实时发生的交通事故,进一步提出利用排队论模型来计算每个网格所需的最少警员数量,以及相应的警力资源配置优化方案;最后,以宁波市鄞州区为例验证所提方法。结果表明:与传统的“事故即发生即派发警员”的方法相比,提出的警力资源配置优化方法能够减少18.18%的警员配置数量和10.87%的出警巡航路程,使事故处置的响应速度提高10.68%,表现出良好的优化性能。

碳纤维格栅网-UHPC 增强RC 连续梁 负弯矩区裂缝性能研究

为研究碳纤维格栅网-UHPC(Ultra-High Performance Concrete)增强RC(Reinforced Concrete)连续梁负弯矩处的抗裂性能,设计7根配置不同的UHPC及碳纤维格栅网的试验梁,进行五点弯曲加载试验,分析碳纤维格栅网和UHPC的掺入、碳纤维格栅的网格尺寸、格栅的层数以及UHPC的铺设厚度等参数对负弯矩区开裂荷载和裂缝性能的影响,提出了适合碳纤维格栅网-UHPC增强的钢筋混凝土梁平均裂缝间距、裂缝宽度计算公式。试验结果表明:对照组试验梁的裂缝呈细且密的特点,有别于普通RC梁的裂缝少,宽度大;与普通RC梁相比,单独设置碳纤维格栅网、UHPC增强的试验梁负弯矩区段的开裂荷载分别提升了28.6%、85.7%,同时设置碳纤维格栅网和UHPC增强的4个试验梁分别提升了114.3%、128.6%、142.9%、171.4%;碳纤维格栅网格尺寸的减小、碳纤维格栅层数的增加、UHPC铺设厚度的增加均可以提高抗裂性能,并且使裂缝数量显著增加,裂缝间距和裂缝宽度明显减小。本文基于现有的国内外规范提出的适合碳纤维格栅网-UHPC联合加固的钢筋混凝土梁的平均裂缝间距、裂缝宽度计算值与试验值吻合较好,验证了计算公式的准确性。

软土地区路基失稳机理及治理对策案例研究

软土地基路基失稳治理是公路工程中的难点问题,针对某高速公路软土区路堤滑移现象,根据现场工程资料,分析了路基滑移产生的原因,采用有限元强度折减法反演复杂条件下路基模型计算参数,估算临界滑裂面,提出了有效的治理措施,并对不同工况下治理后的路基稳定性进行分析。结果表明:软土地区应注意考虑气候及地下水因素,下雨及地下水丰富的地区更易发生路基失稳现象;公路工程范围内旧河道地形及后期淤积土体性质对路基的稳定性有较大的影响;抗滑桩加固可以减小土的侧向力传递,有效降低路基对抗滑桩外侧土体的影响,提高地基稳定性;用高压旋喷桩、抗滑桩及反压护道等措施相结合治理软土路段路基是可行的,可为类似软土地基治理提供参考。

基于Bootstrap-物元可拓模型的高边坡施工安全韧性评价方法

为了解决传统高边坡施工安全评价中指标体系片面、取值范围模糊、实用性不强等问题,提出基于Bootstrap-物元可拓模型的高边坡施工安全韧性评价方法。结合安全韧性概念,利用关联强度方法和关键词聚类分析,初步筛选高边坡施工安全要素。通过抽样适合性检验(Kaiser-Meyer-Olkin,KMO)和多重共线性检验分别处理指标关联度和共线性问题。形成以稳定度、冗余度、效率度、适应度为一级指标,以作业人员经验等20项要素为二级指标的高边坡施工安全韧性评价指标体系,从而进一步建立高边坡施工安全韧性的关联度函数并计算各评价等级下的指标关联度;最后运用熵权法确定各安全韧性指标的权重,形成高边坡施工安全韧性评价模型。依托某高速公路的高边坡施工建设项目验证模型的可行性,并与传统的施工安全风险评估结果进行比较研究结果表明:采用本文方法的高边坡安全韧性等级为Ⅲ级,与作业条件危险性分析评价法(likelihood-exposure-consequence,LEC)法和专家调查法的风险评价结果一致。与LEC法相比,Bootstrap-物元可拓模型在准确率上提高了9.68%,在召回率上提高了5.51%,在泛化性上提高了12.09%。高边坡施工安全韧性指标体系在边坡结构等基本影响因素外纳入施工安全因素,具有更高实用性。

V型墩刚构桥自平衡组合支护体系设计与施工

宁波舟山港六横公路大桥梅山水道跨堤桥为(60+100+60)m V型墩刚构桥,主梁采用预应力混凝土箱梁,主墩为V型墩。针对该桥施工重难点,提出一种自平衡组合支护体系进行V型墩和0号块施工。该体系由临时支架系统和拉杆系统组成,临时支架系统包括V型墩外侧支架和0号块中部支架两部分,在墩身竖直方向设置3层拉杆,每层布置5根拉杆。有限元计算结果表明:V型墩和0号块施工时支护体系受力满足要求,待主梁合龙后方可拆除V型墩外侧支架和墩身拉杆,4号梁段预应力施工完后方可拆除0号块中部支架。承台施工完成后,安装V型墩外侧支架及拉杆系统,墩身采用滑槽一次浇筑成型,拉杆分3个阶段张拉;V型墩施工完后安装0号块中部支架,0号块混凝土采用汽车泵分2次浇筑完成,拉杆分4个阶段张拉;0号块施工完成后进行主梁挂篮悬浇施工,支护体系按计算确定的拆除时机拆除。主梁施工完成后,墩身线形良好,墩底内、外侧及0号块箱梁内、外均无裂缝产生。

界面处理对预制UHPC与现浇NC界面抗剪性能的影响

对未处理和经喷砂、凿毛、切槽界面处理后的预制超高性能混凝土(UHPC)与现浇普通混凝土(NC)组合试件进行双面剪切试验,记录加载过程中的剪切荷载与界面滑移,通过剪切荷载-界面滑移曲线分析不同界面处理方式对组合试件抗剪性能的影响.结果表明:界面处理显著提高了预制UHPC与现浇NC组合试件的界面抗剪性能;不同界面处理方式下组合试件的破坏模式主要分为3种;采用边长18 mm正方形钢丝网格凿毛处理的组合试件界面抗剪强度与抗剪刚度均最大,其界面抗剪强度为未处理界面试件的4.69倍;凿毛与切槽处理使组合试件拥有较好的界面抗剪性能,表现为延性破坏;界面粗糙度相近但界面处理方式不同的组合试件抗剪性能表现出明显差异;各组试件界面抗剪强度与抗剪刚度变化趋势大致相同.

基于位阶差的地块出入口管理

地块出入口是交通发生吸引的源头,地块出入口设置是否合理对城市交通运行效率和秩序起着关键性作用。首先对国内外研究情况进行了梳理,认为国内关于地块出入口的接入管理,尚未形成系统的技术体系,研究成果主要集中在土地出让后出入口的优化设计,由于地块出让前缺少系统的考虑,导致出让后地块出入口的优化调整余地较小。基于位阶差理论,对出入口的接入道路进行了分类梳理,初步探讨了土地出让前地块出入口的系统性谋划。试图从用地的角度优化出入口管理,以期为相关研究提供借鉴。

公路工程项目招标造价控制与合同风险管控

随着我国经济发展水平的提高和经济结构的日益复杂,总体上,当前的建设工程造价管理仍处于发展阶段,在公路建设过程中存在诸多影响公路造价及工程建设质量的问题,其中包括大量合同风险的问题。对此,文章从公路工程建设招标造价控制、计量支付条款审定、工程建设合同风险和纠纷等方面进行了分析,并提出了具体的建议和解决措施。

新型超高性能混凝土湿接缝连续T梁抗弯性能试验及有限元分析

为提高普通混凝土连续梁桥负弯矩抗裂性能,以30 m预应力混凝土简支转连续T梁为原型和设计一个1∶5的缩尺试验模型梁,对其进行抗弯试验,具体对试验梁的破坏形态、跨中荷载-挠度关系、跨中截面应变、裂缝分布、刚度折减进行分析研究。采用有限元软件ABAQUS建立试验梁的有限元模型,利用有限元模型分析不同湿接缝材料、预制部分混凝土强度等级、纵向钢筋配筋率和超高性能混凝土(UHPC)抗拉强度对梁抗弯性能的影响。试验结果表明,新型构造湿接缝设计具有合理性,能提高梁的整体刚度、耐久性和安全性,满足工程实际要求。超高性能混凝土的引入能够有效地减小裂缝宽度,显著提高普通混凝土(normal concrete,NC)截面的刚度;实际试验值与模型模拟值拟合程度良好,所建立的有限元模型具有一定的准确性和适用性。参数分析表明,提高配筋率能够显著提高梁的极限承载力和开裂后的刚度,但是对开裂荷载和开裂前的抗弯性能影响较小;采用UHPC代替普通混凝土C30作为湿接缝材料明显提高了梁的承载能力和刚度,验证了此设计方案的合理性;预制部分的强度等级,能够提高梁的极限承载能力,但影响较小,对梁开裂前的受弯性能影响很小,而UHPC抗拉强度对梁整体的承载能力、刚度和破坏挠度几乎没有影响。

轻型化装配式盖梁构造设计与计算方法研究进展

超长、超重预制盖梁对运输和吊装设备提出了更高的要求,阻碍了全装配式桥梁技术的发展和工程推广,成为当前亟待解决的关键难题。发展结构合理的轻型化、高性能装配式盖梁是解决上述问题的可选方案,值得关注。首先,系统梳理了轻型化盖梁的关键技术及典型工程应用;其次,详细论述了轻型化盖梁的力学性能研究进展,阐明了轻型化盖梁的未来研究方向;最后,归纳了轻型化盖梁的抗剪、抗弯承载力计算方法和流程。研究结果表明:当预制模壳与核心混凝土粘结强度较高时,预制模壳盖梁的力学性能和破坏模式与现浇盖梁相近;UHPC空心薄壁盖梁具有较强的抗剪、抗裂性能。然而,推广轻型化盖梁仍面临着轻型盖梁内模固定及拆模、设计施工技术标准制定、轻型化盖梁-桥墩节点可靠连接及其抗震性能等问题,这些问题亟需完善和突破。

触变剂对高抗拉混凝土流变及力学性能的影响研究

为了改善高抗拉混凝土(HTC)的触变性能,使新拌HTC满足经喷射能保持较好的形态和特殊工况要求,研究了触变剂掺量和类型对HTC性能的影响。结果表明:随聚丙烯酰胺(PAM)掺量的增加,HTC的坍落度、扩展度、抗压强度、抗折强度、抗氯离子渗透性能均表现出一定的下降,但屈服力矩和塑性黏度逐渐增大,掺量为0.100%时屈服力矩和塑性黏度达到最大,分别为未掺触变剂空白组的8.9、5.4倍;掺羟丙基甲基纤维素醚(HPMC)会提高HTC的流变性能,但会引起HTC坍落度及扩展度急剧降低,抗压强度、抗折强度、抗氯离子渗透性能也大幅降低。综合考虑流变性能和力学性能,掺0.050%PAM时泵送效率较好。

机制砂的级配对超高性能混凝土性能的影响

随着超高性能混凝土在建筑领域的应用增多,其成本较高问题逐渐突出。为降低超高性能混凝土成本,利用机制砂配制超高性能混凝土,研究机制砂的级配对超高性能混凝土力学性能及微观形貌的影响。结果表明:采用机制砂可配制出工作性能良好,28 d抗折、抗压分别大于30、160 MPa的试样;机制砂与水泥石基体结合紧密,钢纤维在水泥石基体中分布均匀,致密均匀的结构使试样的力学性能得到较大的提高。