高速公路改扩建道路设计的安全问题

由于受到客观条件的限制,中国20世纪80年代末至90年代初期修建的高速公路存在一些设计上的问题和事故隐患,而且普遍存在着交通量过大、事故频发等情况,产生了很大的扩建需求．从中央分隔带、路肩、路侧、横坡、路缘石、互通式立交的加减速车道长度等方面,对影响高速公路安全的因素进行分析,并结合国外设计上的理念,对目前中国高速公路存在的问题进行了剖析,对高速公路的扩建提出了建议。

基于CT技术的沥青混合料动态压实均匀性评价

沥青混合料的不均匀性主要表现在沥青混合料中孔隙和集料分布的不均匀性,孔隙分布是否均匀直接关系到沥青路面的力学性能和使用寿命。为了评价沥青混合料动态压实过程中的压实均匀性,引入X-ray计算机断层扫描技术,对各种旋转压实次数下的试件进行扫描,再将试件图片按不同半径虚拟截成不同尺寸的试件,分别计算和比较它们的纵向孔隙结构分布。研究结果表明:对于沥青混合料试件的纵向孔隙率分布,试件两端的孔隙率明显要高,而试件中间部位的孔隙率相对较低;随着旋转压实次数的增加,沥青混合料的压实均匀性越来越好,当旋转压实次数增大到55次时,虚拟截成的不同半径的试件内部孔隙分布高度重合,表明试件的压实均匀性非常好。

躺滴法表征沥青的表面自由能

表面自由能是用来确定沥青材料自身的黏聚功(黏聚强度)以及沥青与石料之间的黏附功的重要参数。此外,沥青混合料(包括沥青、石料和空气)的水敏感性也可使用沥青与石料的表面自由能参数进行评价。笔者采用躺滴法测定了几种战略公路研究计划(SHRP)沥青与液体的静态接触角,采用Owens-Wendt法确定了沥青的表面自由能。结果表明,躺滴法得到的沥青表面自由能与由接触角得到的数值比较接近,说明可以应用躺滴法来测定沥青的表面自由能。由沥青的表面自由能表征的沥青黏聚能结果与Pull-off强度试验结果相吻合。

抗剥落剂对沥青表面自由能的影响

测定沥青与不同液体的接触角,利用Owen-Wendt法确定沥青的表面自由能,考察不同抗剥落剂及其与多聚磷酸的复配对沥青表面自由能的影响。结果表明:抗剥落剂的加入增加了沥青的表面自由能,提高了沥青-集料界面黏附能力,可增强沥青混合料的抗水损害能力;抗剥落剂与多聚磷酸的复配可降低沥青的表面自由能。

多聚磷酸对沥青表面自由能的影响

为研究多聚磷酸的加入对于沥青表面自由能的影响,在4种SHRP(Strategic highway research program)沥青中加入不同剂量的多聚磷酸进行改性,得到多聚磷酸改性沥青,采用接触角法确定了各沥青样品的表面自由能。结果表明,多聚磷酸改性沥青表面自由能的变化与沥青原样的沥青质含量有关,低沥青质含量的沥青在加入多聚磷酸后,其表面自由能随多聚磷酸加入量的增加呈先上升后下降的趋势;而沥青质含量高的沥青,在加入多聚磷酸之后,其表面自由能随多聚磷酸加入量增加的变化基本呈下降趋势。

基于CT技术沥青混合料集料的识别与分离

为了研究沥青混合料内部集料结构,利用CT断层扫描技术对沥青混合料内部集料进行三维重构,基于Matlab(自行编制程序对集料进行识别与分离。很多情况下集料是互相接触的,这些相互接触的集料容易被程序错误地识别成是一个集料。为此首先用Gaussian过滤器使集料变得更光滑,再利用Hmax过滤器使集料变得更平滑,最后进行Watershed过滤器把连接在一起的集料截段进行识别与分离。通过不同试验对这一方法进行了论证。基于此,利用CT断层扫描分析实际的沥青混合料。从计算出来的集料体积信息可以看出,与混合料内部集料级配情况是相符的。研究结果表明基于CT技术沥青混合料集料的三维识别与分离是可行的,为进一步研究沥青混合料压实过程中集料运动方向、离析和级配变化等打下了坚实的基础。

关于在基础设施抗震规范中规定最低设防要求的一点建议

作者针对目前我国基础设施抗震设计时遇到的问题,给出了以下建议:①根据地震作用水平,对结构不同部位、不同构件制定不同的设计目标,明确设计构件所用的强度、延性参数指标;②我国地震动区划图提供的地震动参数仅仅是中震水平(地震重现期475年),实际发生的地震可能远远超过中震水平,在基础设施设计时应对大震(罕遇地震)有所考虑,甚至应考虑超预期地震发生后的应对、应急措施;③提高最低设防水准,并非是提高一度设防,应通过确定最小地震动参数满足最低设防要求,并在地震动区划图中以地震重现期代表地震危险程度;④对于VI度以下设防地区的基础设施结构物,都应按照VI度设防标准设计并考虑采取相应的抗震措施。

多灾害偶然荷载桥梁设计体系的发展

美国各州公路工作者协会(AASHTO)出版的《荷载与抗力系数法规范(LFRD)》采用了基于可靠度的强度极限状态设计方法。但是,极端情况下的桥梁设计需要将非极端荷载效应与单独建立的极端荷载效应进行组合,这一过程需要专业经验判断而且安全系数难以量化。联邦公路局资助的一项研究旨在建立基于AASHTOLFRD规范的多偶然荷载抗力系数(MH-LFRD)的设计方法。本文介绍了基于可靠度分析平台,考虑极端荷载与非极端荷载的分析体系,并介绍了针对多偶然荷载的综合系数法所面临的挑战。

新的美国公路桥抗震设计指导规范

本文简要地讨论了美国国家公路与运输协会新的桥梁抗震指导规范的主要变化。该修订规范是由国家公路合作研究规划项目于2006年5月完成的。拟被美国国家公路与运输协会采用,国家公路合作研究规划项目20-07/专题193于2007年被正式采用。