高速公路特长隧道内注意力维持光环境设计

本文根据在医学领域内光对人注意力影响的研究成果,在特长隧道顶部设计了维持驾驶员注意力的光环境,采用特定光谱及辅助图案,在洞顶形成相应注意力唤醒段,用来维持驾驶员的注意力,提高隧道内行车安全系数,降低隧道内交通事故的发生率。本成果在北京冬奥会重大交通保障项目——延崇高速公路特长隧道内应用并得以验证,为我国的交通基础设施建设和隧道照明系统的升级改造提供了良好的借鉴。

高速公路膨胀土路基施工技术研究

为研究高速公路膨胀土路基施工技术,提高路基的整体强度和稳定性,结合实际工程,阐述了膨胀土路基的工程特性,重点研究了膨胀土路基施工工艺,结合试验路段采用的平整度和压实度作为评价指标,研究结果表明,采用膨胀土路基施工技术可有效改善膨胀土路基自身缺陷,提高路基整体强度。

钢-混工字组合连续梁桥地震易损性及其影响参数分析

以一座3×40m钢-混工字组合连续梁桥为依托,通过SAP2000建立不同墩高、不同上部结构荷载及不同上部主梁截面等全桥非线性有限元模型。选取峰值地面加速度(PGA)作为地震动强度参数,以桥墩位移延性比为损伤指标确定了完全破坏、严重破坏、中等破坏、轻微破坏、基本完好等5种结构破坏状态,分析了不同PGA作用下的桥墩易损性。研究结果表明:对于钢-混工字组合连续梁桥,相同桥墩截面尺寸、同一峰值地面加速度(PGA)下,桥墩高度越高,各个破坏状态的超越概率越小,其破坏风险越小;在合理的上部结构设计前提下,增加上部结构荷载,会降低桥墩的抗震性能;相同的下部结构布置,上部主梁采用钢-混组合结构,其桥墩易损性破坏概率要比同跨径的钢筋混凝土T型梁桥小,抗震性能更优越。建议桥梁抗震设计时重点关注上述因素的影响。

路桥膨胀土区域地表变形三维时序InSAR监测方法

本文研究了InSAR技术在路桥膨胀土地区的变形监测方法,以获取地表变形规律和沉降值。实验结果表明,该方法可以通过分析差分干涉图来获得表面变形,获得的表面变形沉降值与实测实际沉降值的误差在+3~-3mm之间,因此监测结果更加准确。路桥膨胀土区域的地表变形具有一定的规律性,膨胀土的特性会导致该区域的地表形变。

基于LS-GEP的堆石体填充泥浆特性智能预测

为了准确预测采用堆石体法填筑公路路基的填充泥浆强度和流动性,通过在传统GEP算法中引入最小二乘拟合,建立LS-GEP高效函数挖掘模型。通过分析大粒径填料填充泥浆的关键特性和影响因素,提出了灰土比、水土比和塑固比三个关键参数。通过30组不同配合比的泥浆性能试验,获取了学习样本,并利用LS-GEP高效函数挖掘模型,提出填充泥浆强度和流动性的预测公式。研究结果表明:这两个预测公式均是准确可靠的,可为填充泥浆配合比设计提供有效指导。在延庆至崇礼高速公路河北段的实际工程中,应用了泥浆特性智能预测公式,快速确定了泥浆配合比。在施工过程中,泥浆的各项性能指标均达到了预期效果,施工后采用堆石体法的大粒径填料填筑的台背路基性能良好。台背路基过渡段没有产生明显沉降,有效解决了桥头跳车问题。

弃石场碎石粒径与几何形状的识别与分析

以延崇高速桃韭梁弃石场为研究对象,对弃石场堆积的碎石进行识别与分析。通过数字图像处理技术,对获取的碎石影像资料进行图像识别、分析和处理,从获取的图像中统计其中碎石的粒径级配和几何形状,从而为后续建立弃石场边坡稳定性分析计算模型提供参考和依据。

高速移动场景下的平稳宽带车载视频点播系统设计

针对列车乘客在接入路侧蜂窝移动网络时因多普勒效应而引起的带宽稳定性差的问题,设计了一种高速移动场景下的平稳宽带车载视频点播系统,用户可在手机客户端通过WiFi连接固定于车厢内的车载服务器以下载或上传本地视频资源;此设计中,通信两端均在车厢内部,处于相对静止状态,因此可有效避免多普勒效应;同时,使用了定向增益天线来增强信号在车厢窄长矩形区域的有效覆盖;最终,实验数据表明:该系统在30*10 m的室内场景下,移动终端访问的实时传输带宽基本在35 Mbps到56 Mbps之间且波动较小,可实现稳定流畅的视频服务。

寒区钢桥面超高性能混凝土铺装层层间剪切强度研究

为了避免发生寒冷地区沥青面层与超高性能混凝土(UHPC)层结合不良导致的沥青面层滑移或脱落现象,对钢桥面UHPC铺装层层间剪切性能进行研究。考察涂布环氧树脂防水粘结层的成型试件分别在不同涂布厚度、不同温度、不同浸泡溶液条件下,经冻融循环后的抗剪强度变化规律,并依托实际工程对层间剪切强度进行数值模拟分析。结果表明:环氧树脂防水粘结层的最佳涂布量为0.4 kg/m^(2);其抗剪强度随着温度的增大而减小,在60℃时抗剪强度能达到1.8 MPa,高温性能良好;盐溶液环境下的冻融循环对强度的损伤大于清水环境下的损伤;数值模拟得到最不利位置剪切应力峰值远小于试验得到的环氧树脂防水粘结层抗剪强度,环氧树脂防水粘结层性能优异。研究得到的UHPC铺装层层间剪切强度规律可为延长钢桥面使用寿命提供理论依据。

基于Midas整体模型的全寿命盆式球钢支座抗震性能研究

以全寿命盆式球钢支座节点为研究对象,研究其应用在不同桥梁结构形式和不同场地类型中的抗震性能,使用空间有限元分析软件Midas Civil 2019,分别建立了地震作用下的两种不同跨径的装配式小箱梁和T梁的空间有限元整体桥梁分析模型。采用反应谱分析法,以应用桥梁的抗震设防烈度和桥址场地类型为变量,模拟分析了整桥模型中支座节点处的受力情况,并与Abaqus支座抗震模拟结果进行对比。分析结果表明,在Ⅲ、Ⅳ类场地中,两种不同结构形式的桥梁可满足Ⅶ度抗震设防烈度要求,而对于Ⅰ、Ⅱ类场地,抗震设防烈度有较大提高,可达到Ⅸ度抗震设防烈度要求;相对于闭口式的小箱梁结构,T梁桥的抗震性能更差,且随着跨径的增加,抗震性能有进一步减弱的趋势。

基于深度学习的沥青路面使用性能预测研究

在高速公路的使用过程中,路面的使用性能会由于车辆的不断经过和碾压以及天气的变化而降低。目前,道路维护均是在道路出现裂缝和其他肉眼可见的损伤后,才进行养护和维修,这样不仅会增加路面养护和维修的费用,还会错过道路维护的最佳时机,因此早期养护和及时获取待检测信息尤为关键。本文的主要研究内容是在深度学习的基础上对高速公路技术指标路面性能指数(PQI)进行智能化预测。本文利用长短记忆(LSTM)神经网络模型对河北省某高速公路的路面状况指数PQI进行了预测。结果表明,预测的PQI指标与全年的实测数据具有显著的一致性,确定性系数达到了0.7,预测结果是可靠的。

道路结冰状态自主识别与融冰雪系统助力冬季道路安全

交通运输属于气象高度敏感行业,气象灾害不仅会对道路基础设施造成不同程度的损坏,更会影响道路交通的运行安全,诱发道路交通事故。气象灾害主要包括风、雨、雪、雾等天气,在这些恶劣天气情况下,驾驶员心理、视线等都受到极大影响,其中冬季路面积雪结冰是影响行车安全的最不利气象条件之一。结冰路面路表附着力减小,抗滑能力显著降低,增加了汽车制动距离,机动车的制动、操作稳定性都会降低,车辆容易打滑、侧滑,使得发生事故及二次事故的概率增大。根据《黑龙江省不良天气与交通事故关系研究》显示,道路结冰时发生的交通事故是道路干燥时发生的十倍。

桥梁震害的历史回顾(上)

地震是社会发展不可忽视的重大风险,桥梁作为交通的咽喉,其在地震中的表现严重影响着灾害救援以及震后经济快速复苏。减轻甚至消除桥梁震害是工程师和学者的共同目标,也是当前桥梁抗震研究的核心出发点。梳理桥梁震害有助于加深对结构本身抗震的理解,同时可以了解桥梁抗震领域研究趋势和规范发展的脉络。作者以上世纪末为时间节点,分上、下两篇总结了有较大意义的数次历史地震桥梁震害情况,本文为上篇。至上世纪末期历次震后调查的经验表明:桥梁抗震设计的重要基础之一是地震危险性分析和设防;工程上需努力增强现有老旧桥梁的抗震能力,重视抗震概念设计、细部设计和减隔震设计;未来的研究重要方向是理清沙土液化、地基失效和近断层效应的影响,以及减隔震设计向(半)主动控制的发展。

基于车-桥耦合振动的钢-混组合工字梁桥动力冲击系数研究

为探讨现行规范对钢-混组合工字梁桥动力冲击系数计算的合理性,以某地区高速公路新建3跨钢-混组合工字连续梁桥为例,基于车桥耦合振动分析理论,采用ABAQUS软件建立了车辆-桥梁动力相互作用模型,将数值模拟结果与实桥静载、动载试验下的桥梁反应进行对比。在验证数值模型准确性的基础上,基于概率统计假设检验方法,分析了40种路面不平整度和4种行车速度下桥梁中跨与边跨的动力冲击系数。结果表明:随着车辆速度的增加,桥梁冲击系数值呈现先增后减的趋势,在车速40 km/h时达到较大值;使用离散傅里叶逆变换方法计算路面不平整度得到冲击系数样本的概率分布,中跨冲击系数值服从正态分布,边跨冲击系数值服从对数正态分布;各工况下桥梁中跨冲击系数的值大于桥梁边跨值。对冲击系数的数值计算结果进行概率分布函数拟合,采用拟合函数的数学期望值作为最终结果,得到不同函数下中跨与边跨冲击系数分别为1.20、1.14,而规范取值为1.17。在进行高速公路钢-混组合工字梁桥的设计时,应考虑对桥梁中跨冲击系数进行适当放大以利桥梁安全。

桥梁震害的历史回顾(下)

震害是桥梁抗震研究的第一手资料,值得认真学习及反复思考桥梁抗震发展历史与趋势。文中梳理了21世纪以来桥梁震害情况,它们大多依现代结构分析理论及抗震规范设计,以期能对桥梁震害在整体上获得更客观和深刻的认识,甚至发现新的研究问题以供讨论。以美国地震工程研究学会(earthquake engineering research institute,EERI)的(learning from earthquake,LFE)项目地震资料为主,展示了近20年出现的桥梁典型性震害并进行初步的评价。最后得出结论和建议:隔震桥梁宜增强其位移控制能力;建议将液化和地质次生灾害融入地震烈度区划图;发展指导新桥设计与旧桥加固相统一的基于性能设计方法;增强对近(跨)断层与桥梁基础抗震相关问题的研究。

基于智慧集料运动特征的级配碎石剪切破坏机理

为深入了解级配碎石混合料剪切破坏机理,研发了智慧集料传感系统,结合级配碎石三轴剪切试验,进行智慧集料运动特征指标与级配碎石剪切行为的关联分析。基于剪切破坏位置,选择了智慧集料埋设位置;以x、y、z三轴方向加速度和角度指标表征智慧集料运动特征。研究结果发现:智慧集料加速度和角度响应规律与级配碎石剪切破坏三阶段变化规律吻合:级配碎石剪切破坏过程中,智慧集料加速度响应经历了由运动缓慢,运动加快到运动突变稳定的变化;且y、z轴方向加速度变化更快。智慧集料角度响应证明了集料颗粒接触各向异性存在,x、y、z三轴方向角度响应差异性大;颗粒转角运动最终主要体现在x、y轴方向上。

废胎胶粉改性沥青混合料低温性能及影响因素研究

基于断裂力学中的J积分理论,以断裂韧度为指标,评价了废胎胶粉改性沥青混合料的低温抗裂性能。通过Superpave设计方法制备2种沥青混合料AC-16和AR-16,通过带切口的SCB试验研究了沥青用量、胶粉掺量、胶粉细度和试验温度对胶粉改性沥青混合料低温性能影响。结果表明:间断级配AR-16的低温抗裂性能优于连续级配AC-16;胶粉掺量为20%时,最佳沥青用量下胶粉改性沥青混合料低温抗裂性能最好;温度降低,胶粉改性沥青混合料刚度增加,更易开裂;4个影响因素的权重由大到小排序为:沥青用量、胶粉掺量、胶粉目数、试验温度;综合考虑施工要求和经济性,推荐40目(380μm)的胶粉作为沥青的常用改性剂。

边缘计算在智慧交通系统中的应用

随着汽车的普及,交通拥堵问题日益严重,依靠传统云计算的智慧交通系统虽能在一定程度上缓解交通压力,但已无法满足辅助驾驶、自动驾驶等新型车载应用对传输带宽与时延的需求。为了实现海量数据的实时处理,保障公众信息及交通安全,提升交通系统运行效率,将边缘计算应用于智慧交通。首先对智慧交通的发展概况进行整体描述,提出基于边缘计算的智慧交通总体架构,充分利用边缘计算物理邻近、高带宽、低时延、位置认知的特点解决目前交通系统信息传递延迟、数据处理不及时、传输负载大等问题。然后,基于无线传输、信息感知、计算卸载及协同处理等方面阐述边缘计算应用于智慧交通亟需解决的关键技术。最后,指出边缘计算应用于智慧交通面临的未来机遇与挑战。

隧道高效照明防眩光技术研究

隧道是一个半封闭的交通系统,它的照明系统是保障行车安全的一个重要组成部分。平直隧道的常规照明技术经过多年的研究与实践,已经基本形成了完整的技术概念和产品体系。但对于长距离隧道、隧道内弯道以及螺旋隧道等,与普通平直隧道具有完全不同的结构和行车要求,应当具有专门的照明系统设计概念和技术体系才能更好地保证行车安全性和行车效率。本项目基于延崇高速金家庄特长螺旋隧道的照明需求开展研究工作,通过对灯具的光学设计,设计具有明确指向性、非对称配光、高出光效率及均匀混光的多平面和自由曲面相结合的透镜模组,提高照射均匀度,并减少眩光对司驾人员的影响,提高司驾人员目标识别能力。设计开发了一种光轴方向与行车方向同向、无眩光的隧道照明灯具,通过连续布置及低压供电技术,使该隧道的照明环境舒适,有效提高了行车安全,并达到了节能的目标。

地震作用下土石混合排土场垮塌机理分析

对延崇高速桃韭梁排土场在地震作用下可能引起的垮塌进行分析。通过室内试验对排土场的废弃材料进行力学参数确定,结合颗粒流离散元建立的数值计算模型,对在地震作用下三维排土场垮塌的情况进行了分析,并阐明其垮塌机理。结果表明,排土场在模拟的6级地震作用下顶部开始出现向下垮塌;随着地震持续时间的增加,土石混合体发生重排列,排土场呈现向四周垮塌的趋势;同时,在地震力的作用下,排土场边坡的各分级台阶处产生明显的张拉破坏。根据模拟结果,该排土场必须增加相应的防护措施,从而预防和应对可能产生的震害风险。

强降雨作用下三维排土场的垮塌分析

排土场在强降雨作用下的稳定性决定着高速公路在修建期和运营期的安全,是高速公路附属设施重点关注的对象之一。以延崇高速桃韭梁排土场为研究目标,采用离散元方法建立三维化排土场模型,分析和讨论强降雨作用下排土场边坡的坍塌情况和规模。结果表明,在强降雨作用下,排土场边坡首先在顶部产生向下的垮塌趋势。随着降雨时间的持续增加,坡面径流带走了排土场表面的散碎土颗粒,内部的裸露岩块在不断入渗雨水的作用下发生重排列,排土场在宏观上呈现出向四周垮塌的趋势,与此同时,排土场坡顶附近产生明显的张拉破坏特征。强降雨会导致排土场发生大规模垮塌,关键原因在于雨水改变了排土场内部土颗粒之间的黏结性。因此,确定排土场是否稳定需要重点结合当地天气和气候进行考量,尤其需要重点关注季风期强降雨对排土场的影响。