大温差干旱地区复合式基层沥青路面应变响应现场试验

针对大温差干旱地区路面结构病害多发现状,以内蒙古中西部地区为例,深入调研气候环境特征与路面病害特征,在新建高速公路复合式基层沥青路面结构中埋设光纤光栅传感器,通过现场加载试验探究路面结构不同方向、深度应变响应规律,并根据实测结果计算路面结构疲劳寿命,验证复合式基层结构实际应用效果。结果表明,内蒙古中西部地区日温差、年较差超过全国84%地区,年降雨量低于全国87.4%地区,路面病害以反射裂缝为主,裂缝间距仅10~20 m。车辆荷载作用下,复合式基层路面结构下面层、上基层底面应变变化显著,横向应变较纵向波动更大、恢复更慢,以致荷载-温度综合作用下路面结构主导病害表现为横向开裂。加入ATB-25上基层后,结构层在标准轴载作用下的应变值降低40%~50%,应变峰值为39με,路面结构计算疲劳寿命为24 368×10^(6)次,可在控制建设成本同时避免运营期疲劳开裂风险。

路基智能压实评价指标研究进展综述

系统总结了智能压实评价指标(ICMV)迄今为止的主要研究成果,讨论了ICMV的发展历程、计算原理、优势与缺陷、填料适用性以及与原位指标拟合的影响因素。分析表明:ICMV与路基填料之间存在一定的匹配机制,工程上应尽量按照该机制选择ICMV以提升检测效果;拟合分析时,应综合考虑填料类型、ICMV类型和原位指标以确定影响因素,避免回归特征的冗余或缺失;鉴于部分特征对预测值存在非线性影响,不建议使用线性模型对智能压实数据进行预测。针对上述问题,本文在ICMV与填料的匹配关系、拟合因素的重要性、回归算法的选择策略三个方面给出了具体的建议及未来的研究方向,以期作为ICMV后续应用及研究的参考。

机场智慧跑道的内涵拓展与功能系统

传统采用人工巡检、经验决策的机场跑道管控模式,难以适应现代机场高性能服役、高安全运行的现实需求。随着传感器、物联网、人工智能等新兴技术的发展,以及民航强国战略实施和“四型机场”加速推进的引领下,融合道面运行管理和在线感知的智慧跑道,已逐渐成为前沿科技和重大战略的交汇点,是机场跑道未来的发展趋势和热点。文章提出了智慧跑道的内涵和特征,明晰智慧跑道相对智能跑道的继承与拓展关系,在结构安全、运行安全与维护决策方面将智慧跑道功能具化为风险实时预警、性能在线评估、诱因精准分析、态势精准预测、养护智能决策五大功能,并结合机场跑道系统动力学思想阐述其实现路径。系统平台作为智慧跑道的载体,面向于实际应用在智能跑道基础上重点融合在线感知模块与日常巡检、维修等业务模块,搭建基于二、三维地图联动的智慧跑道全寿命周期管理平台,并依托高高原地区的日喀则定日机场和极寒地区的漠河古莲机场,实施机场智慧跑道的应用示范。

真空预压和堆载预压加固机场软基效果对比

依托浦东机场四期扩建地基处理试验段工程,开展了大面积软土地基真空预压和堆载预压试验。基于地基表面沉降、分层沉降、孔隙水压力,以及水平位移的变化规律,比较了真空预压和堆载预压加固软基效果。结果表明,真空预压和堆载预压对机场软土地基加固效果均较好,地表沉降量可达到1000 mm左右,淤泥质黏土层沉降值可达到30 cm左右。抽真空与堆载过程中孔隙水压力变化较大,预压结束后黏土层存在孔隙水压力残留。真空预压水平位移较大,约占沉降的40%,堆载预压区域外土体易发生隆起变形,需严格控制堆载速率。

强化草地道面土工格室材料性能及应用效果分析

土工格室强化草地道面是一种新型的简易道面,在面向通用航空、应急救援等场景下的跑道建设中具有显著的技术优势。选择了一种典型的土工格室强化材料,通过室内试验研究了其力学性能(抗拉性能和抗压性能)和耐久性能(抗老化性能和抗侵蚀性能),并基于现场承载能力试验分析了其应用效果。结果表明:单个和2个拼装土工格室材料抗拉强度分别为6.62 MPa和1.09 MPa,抗拉模量分别为100.52 MPa和21.27 MPa;土工格室材料的抗压强度为101.09 MPa,抗压模量为93.60 MPa;高温、低温和紫外线影响下土工格室材料抗拉性能出现不同程度的下降,但仍具有一定的抗老化能力;土工格室材料不受水侵蚀的影响,除冰剂和汽油侵蚀后其抗拉性能下降,但不存在质量损失;在85%的压实度下,土工格室强化草地道面的回弹模量提升了28%,表明土工格室材料对草地道面承载力有一定的强化效果。

机场水泥混凝土道面弯沉的温度翘曲影响修正

为降低温度翘曲对机场水泥混凝土道面弯沉测试的影响,提升机场道面结构性能评价精度,本文提出一种基于道面弯沉的温度翘曲影响修正方法。首先,推导出负温度梯度条件下道面有效弯沉为现场实测弯沉减去相应的温度翘曲量;其次,基于数值仿真和回归计算,分析出道面板边和板角位置的温度翘曲量与道面板厚度、水泥混凝土弯拉弹性模量呈线性正相关,且仅受低水平地基反应模量和接缝传荷能力的一定影响,进而建立了以道面板厚度、水泥混凝土弯拉弹性模量为修正参数的道面温度翘曲量计算公式;最后,通过现场测试对本文所提修正方法进行验证,结果表明:以零温度梯度下道面弯沉为标准,道面板边弯沉修正误差小于10.0%,板角弯沉修正误差小于6.0%。本文提出的基于道面弯沉的温度翘曲影响修正方法可满足一般机场道面结构性能评价需要。

动载作用下固化土道面力学响应数值分析模型及验证

针对固化土道面在飞机动态荷载作用下的力学响应,采用有限元法构建了固化土道面数值仿真模型;按照飞机静态停放、起飞滑跑、着陆冲击和刹车制动等运行形式,提出了飞机动态荷载作用于固化土道面的数值模拟方法,同时提出了力学响应分析指标;基于此,最终构建了动载作用下固化土道面力学响应数值分析模型,并通过数值分析算例验证了模型的可行性。研究可为固化土道面结构设计和使用性能评价提供技术支持。

基于损伤等效的刚性道面结构强度评价方法

实时获取机场刚性道面结构强度是保障机场正常运行的重要工作。当前,广泛采用PCN(飞机分类号,PavementClassificationNumber)作为评价指标,但PCN缺乏统一的计算方法,而不同计算方法所得到的PCN值偏差较大。为解决刚性道面PCN计算方法存在的问题,借助ABAQUS有限元软件,建立了考虑接缝传荷作用的机场水泥道面九块板力学分析模型,依托我国某4E机场数据,得到该机场不同主起落架构型的飞机荷载作用下的道面板三维损伤分布,基于损伤等效的原则来计算该机场道面PCN值,并与不同方法的PCN计算值对比。结果表明:传统当量单轮荷载法的PCN值最大,基于损伤等效的方法次之,COMFAA方法最小。这分析验证了基于损伤等效的PCN计算方法的合理性,有助于提高机场道面结构强度评价的准确性。

智能压实技术在石灰处治软土路基中的应用

智能压实技术具有实时、全面评估压实质量的优势,已广泛应用于道路的压实施工中,目前针对石灰处治土路基的应用研究较为缺乏。文中基于某沿海高速公路建设项目,开展石灰处治软土路基的智能压实现场试验,并对压实度和CBR值进行测定,分析智能压实指标Evib与压实度、CBR值的相关性,获得了压实度、CBR、Evib值随碾压遍数的变化规律。结果表明,Evib与压实度存在显著的相关性,相关系数为0.73,可以利用Evib云图快速识别路基压实的薄弱区域;对于石灰处治软土路基,虚铺30 cm的情况下,振动碾压2遍即可达到最佳压实效果。

基于双层规划的飞行区地势设计优化模型

为设计出一个符合标准且成本最低的机场飞行区地势表面,在飞行区内划分出骨架和扭曲面,上层规划从全局角度确定骨架具体位置,下层规划根据上层规划的结果,以局部表面跟天然地面的拟合程度为目标,合理衔接骨架并使得扭曲面设计最优,形成基于双层规划的飞行区地势设计优化模型,最后运用遗传算法求解。采用该模型计算得到的三明机场地势设计实例表明,优化模型的排水、坡度、坡段设计均符合既有要求,且与实际工程相比,更贴合天然地形,填方量下降7.50%,土方总计下降8.06%,工程成本降低10.73%。

总弯沉比及其在机场刚性道面板底脱空判定中的适用性

提出了一种板底脱空判定弯沉指标——总弯沉比(RTD),分析了其理论特征;为探究RTD在机场刚性道面板底脱空判定中的适用性,基于Abaqus有限元软件建模,以弯沉比和截距为对比对象,计算分析了道面结构参数、接缝传荷能力和脱空参数等对指标的影响。结果表明:相比弯沉比和截距,RTD与道面结构参数相关性更高,可据此建立相对精确的判定标准;此外,RTD在对脱空参数敏感的同时可避免接缝传荷能力与板底脱空的耦合影响。综合而言,RTD在机场刚性道面板底脱空判定中具有更好的适应性。

基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法

提出了基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法。采用分布式光纤感知路面振动,建立光纤信号与路面振动位移映射关系及车辆轴载反演解析模型。利用足尺试验对所提车辆轴载反演解析模型进行拟合优度验证,并通过自然车辆称重试验验证所提车辆轴载感知算法有效性。结果表明:车辆轴载感知系统对单轴最大估计误差为0.98%,对车辆总重预估精度达到0.34%,且系统精度受车辆速度影响小,符合国家对于单轴2%、总重5%的精度标准。

地形对香港国际机场起降航道低空风切变的影响

为识别复杂地形影响下香港国际机场(HKIA,Hong Kong International Airport)低空风切变的易发空域,采用大涡模拟方法(LES,large eddy simulation)对机场及其周边地形进行了风场精细化数值模拟。结合风速云图比较东、东南、南、西南风背景下3条跑道起降航道上的风速变化,分析得出了地形与风场分布间的因果关系。通过与无地形情况下的对照试验结果对比,采用F因子(识别逆风)和7节标准(识别侧风)识别机场跑道低空风切变易发区间。结果表明,东风易造成飞机进离场的逆风风速发生时空变化;西南风影响跑道东侧着陆路径上的逆风风速,但几乎不影响跑道西侧离场路径的风速;在东南风和南风背景下,3条跑道起降航道低空段的侧风均受地形影响显著。根据3条跑道进离场航道上的低空风切变易发空域,得到了地形因素对香港国际机场低空风切变的影响范围,研究结果可为机场风切变风险防控提供主动规避措施和建议。

冲击荷载下橡胶混凝土道面应变响应研究

为阐明冲击荷载作用下橡胶混凝土道面的应变响应,基于光纤光栅应变计和重型落锤式弯沉仪(heavy weight deflectometer,HWD),设计了一种道面冲击应变响应的测试方法。通过该方法,对比分析了冲击荷载下橡胶混凝土道面与普通混凝土道面的应变响应差异,并通过监测不同尺寸的橡胶混凝土道面,研究道面板尺寸对应变响应的影响。试验结果表明:相较于普通混凝土道面,橡胶颗粒的加入改变了冲击荷载下道面的应变响应分布,使混凝土道面板中的水平应变均减小,而板边、板角的水平纵向应变增加;并且随着板长增加,橡胶混凝土道面板中、板边、板角处最不利应变响应方向的应变逐渐增加,其中板角处纵向应变增加最快,即道面板长增加将使橡胶混凝土道面冲击荷载下的最不利位置和方向从板边横向转移至板角纵向,因此在大尺寸橡胶混凝土道面设计与建造中,板角应变也应被考虑。

碳化作用对再生骨料混凝土的力学性能影响分析

再生骨料混凝土用于基建工程是实现可持续发展的重要举措,而经由碳化作用处理的再生骨料混凝土能够去除其固有的一些缺陷,具有广阔的研究前景。文中针对碳化作用对再生骨料的力学性能进行研究,选取抗压强度和抗折强度作为力学性能评价指标,通过室内试验研究不同砂浆含量下碳化作用对于再生骨料混凝土的力学性能的影响效果,并分析试验规律。结果表明,经过CO_(2)碳化强化后,再生混凝土的抗压强度提升11.54%~15.56%,抗折强度提升1.21%~3.28%,碳化再生混凝土的力学性能明显高于未碳化的再生混凝土。

PHC管桩加筋机场道基承载性状与沉降特性

为探究PHC管桩加筋机场道基的承载性状与沉降特性,文中基于上海市某机场道基处理试验段项目,分析单桩和群桩道基的静载试验结果,监测地表沉降与孔隙水压力变化规律。结果表明,PHC管桩加筋加固可显著提高机场软土道基承载力,单桩和群桩道基承载力特征值均满足设计要求。PHC管桩加筋机场道基沉降量小、收敛速度快,可应用于对工期、沉降要求严格,以及静压或锤击均存在净空问题的机场道基处理工程中,但是管桩施工期“挤土效应”明显,可通过适当增大桩间距加以改善。

公路边坡智能化监测体系研究进展

边坡失稳是一项极其复杂、高度不确定且动态变化的系统问题,随着交通网络的延伸,这一问题在铁路、公路等基础设施建设过程中日益凸显。目前,构建边坡监测体系是感知边坡状态,进行边坡失稳风险评估和灾变预警的主要途径,也是采取合理应对措施的前提。随着基础科学与应用技术的进步,边坡监测技术日新月异,呈现出“数字化”“自动化”“集成化”等新特点。在此背景下,构建智能化边坡监测体系既是大型、重点工程安全所需,也契合交通行业整体发展方向。本文总结近10余年国内外边坡监测技术的发展和应用现状,重点介绍和对比光纤传感技术、数字化近景摄影测量技术、三维激光扫描技术、全球导航卫星系统与合成孔径雷达干涉技术等新型边坡监测技术的特点、适用性和应用情况;对智能化边坡监测体系的构成和功能进行论述,指出其面临的瓶颈及未来发展方向,为后续研究提供新的研究视角和研究思路。

机场水泥道面日周期温度效应

为研究日温变化对机场水泥道面的影响,系统监测分析了日周期内西南某机场水泥道面板内温度、应变及弯沉的变化规律。结果表明:板内温度、平均温度及温度梯度均呈日周期变化,正、负温度梯度最大值分别出现在14:00—16:00、07:00—08:00;应变与温度不同步变化导致其随温度滞回变化,以温度梯度‒曲率分析道面温度效应可减少滞回特征影响;板角翘曲大于板边,接缝类型差异对板边翘曲影响更大;道面边、角弯沉随日温变化波动明显,接缝传荷系数波动主要受温度梯度变化影响,道面性能评价应考虑温度影响;接缝两侧弯沉之和与温度相关性高,且可能与接缝传荷能力无关,在考虑温度影响进行脱空判定时具有一定优势,建议进一步研究其特征。

脱空对刚性道面板应力分布的影响及临界脱空状态

基于层间弹簧模型提出支承状态模拟方法,构建刚性道面板数值仿真模型。考虑不同飞机荷载和接缝状态,分析脱空影响下的道面板荷载应力增幅、位置偏移及重分布规律。结果表明:层间弹簧模型可准确地模拟脱空导致的刚性道面板支承损失以及不同脱空状态;随着脱空加剧,脱空区边缘的荷载应力增大,最大荷载应力在板厚方向上的位置由板底转移至板顶;当脱空区内最大荷载应力超过健康状态(即无脱空)下临界荷位的峰值应力时,该脱空状态即为临界脱空状态。相比传统弯沉指标,临界脱空状态能够更准确地反映脱空对道面结构的影响。

机场智能跑道体系架构与关键技术

机场跑道的结构安全、运行安全以及运营管理主要依赖于传统的人工检测和经验分析,该方法存在程序繁琐、效率低、误差大等问题,无法及时发现跑道隐性病害,难以满足机场跑道高效运行和全时安全的要求。针对上述问题,文章提出智能跑道概念,通过智能传感器件对跑道的多维动态信息进行实时感知、统一管理和分析表达,并明确智能跑道的层次架构与主要功能,阐述了智能跑道各项功能的实现路径。依托上海浦东国际机场四跑道建设,建成中国首个跑道道面性状感知系统;依托成都天府国际机场西一跑道建设,建成中国首条智能跑道,该智能跑道能够实现对跑道性状的智能感知、自主分析与风险预警。机场智能跑道技术是"四型机场"与"新基建"战略的具体表现,为我国机场建设提供了引领与示范。