公路改扩建高边坡既有锚杆受力特性离心试验

为研究改扩建边坡二次开挖下既有锚杆的受力特性及边坡稳定性,基于自主研发的模型试验锚杆角度支护装置,采用离心试验研究了锚固角度分别为10°、20°、30°、45°、60°及锚杆横向密度分别为1根/(18 cm)、1根/(12 cm)下顺层岩质高边坡开挖全过程中坡顶水平位移、锚杆轴力及坡内土压力变化规律。结果表明:相同锚固角度下,随着边坡开挖卸荷,坡顶累计水平位移非线性增加,且开挖坡顶增幅较开挖坡中大;锚杆轴力呈单峰分布,在开挖坡顶及坡脚时轴力增幅较大,轴力峰值靠近软弱面且随开挖卸荷先减小后增大,开挖后轴力峰值仍为开挖前的61%以上;随锚固角度的增加,坡顶水平位移先减小后增大,坡内土压力先增大后减小,即存在最佳锚固角度;建议边坡开挖宜采用分级开挖,并在开挖坡顶及坡脚时适当降低速率,综合考虑边坡坡度、岩层及软弱面倾角等因素,合理设计锚固角度。研究成果有助于工程技术人员在改扩建边坡二次开挖工程中选择合适的支护措施。

考虑松动圈影响的公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法

为研究公路隧道大直径竖井围岩压力计算方法,基于极限平衡法推导,并与官田竖井实测数据进行了对比验证,最后分析了竖井直径、侧压力系数、围岩等级对竖井围岩压力的影响规律。结果表明:①与实测数据对比结果显示,本文公式的平均误差度在12.85以内,相比其他公式的误差度在180以上,使相对误差减小了167.15以上,可指导工程人员进行竖井的施工设计;②竖井开挖直径越大,竖井井壁围岩压力越大,但是围岩压力的增长幅度随直径增大而逐渐减弱;③在未达到极限深度之前,侧压力系数越大,竖井井壁围岩压力越大;达到极限深度以后,不同侧压力系数下井壁的围岩压力一样大。侧压力系数越大,井壁围岩压力随竖井深度的增长越大,更快达到最大井壁围岩压力,即极限深度越小;④围岩等级越高,竖井的井壁围岩压力越小,在达到极限深度之后的围岩压力也越小。

公路隧道二衬钢筋装配化螺栓的接头设计

针对公路隧道二衬钢筋现场焊接、绑扎效率低、质量控制难度大的弊端,基于直线型混凝土软化本构模型及钢筋应力应变关系,推导得到钢筋混凝土衬砌截面的极限承载力计算式.结合螺栓连接面极限承载力,以应力分布系数作为控制因素,将轴心压缩状态、大小偏心分界点以及纯弯状态时的最危险截面作为特征截面,控制钢筋混凝土截面极限承载力以及螺栓连接面极限承载力在特征截面处的大小,得到连接面处螺栓的设计方法 .选取某隧道隧址围岩参数及其断面尺寸、支护参数,运用得到的螺栓设计方法进行螺栓选型并设计连接面处的螺栓分布,给出钢筋预制节段的划分方案,通过数值模拟验证了二衬钢筋装配化螺栓的接头设计的合理性.研究结果表明:钢筋骨架采用螺栓装配化预制连接后,二衬结构的应力进行了重分布,应力与变形的增长速率放缓,并逐渐稳定.最终,左拱肩和左拱脚处的应力分别降低58%和53%,位移量同样有不同程度的降低;在拱底螺栓连接面,应力相较提高,但由于螺栓的高承载性能,隆起量反而有所降低,充分发挥了螺栓的性能,实现了结构优化.

高速公路隧道与互通出入口小净距路段行车风险评价方法

为评价隧道与互通出入口小净距路段的行车风险,提出了基于交通流仿真的行车风险预测模型。首先,在明确小净距路段长度的基础上,定性分析其行车风险,从非交通流和交通流的角度选取风险影响因素;其次,通过实地调研采集的视频数据对交通仿真模型进行标定,结合风险与影响因素的关系,将交通冲突率作为风险评价指标;然后,通过单因素和多因素试验量化了风险影响因素和风险评价指标间的关系,揭示了小净距路段的风险成因,利用多元非线性回归法构建了风险度量方程,并采用K均值聚类算法将风险评价标准划分为5个等级;最后,选取某些山区高速公路隧道与互通出入口小净距路段对风险预测模型进行验证。结果表明:净距长度、主线设计速度、交通量、大车型比例、转向交通量比例、车道数对出入口路段的行车风险具有显著性影响;对于出口路段,“指数函数+幂函数”组合形式的拟合度较好,R^(2)=0.896,对于入口路段,“二次多项式+指数函数”组合形式的拟合度较好,R^(2)=0.855,模型评价结果与实际事故数的趋势基本一致,可适用于小净距路段行车安全风险评价。

交通事故导致的高速公路拥堵状态判别方法

为量化分析不同交通事故条件下的高速公路路段拥堵情况,研究路段偶发性拥堵规律,本文构建了1个基于行程时间可靠性指标的高速公路路段拥堵判别方法。建立基于美国《公路通行能力手册》中行程时间可靠性分析方法的路段行程时间可靠性模型,并采用西南某高速公路路段实际数据校准模型。利用蒙特卡洛模拟方法生成交通事故场景,将交通事故解构为交通事故发生位置、交通事故严重程度、交通事故持续时间、交通事故发生频率4个特征,并以行程时间指数为路段拥堵量化指标,研究不同交通事故特征水平下的高速公路路段拥堵规律,并判别路段拥堵程度。研究结果表明:美国《公路通行能力手册》的行程时间可靠性分析方法具有可移植性,校准后可应用于国内高速公路路段;交通量接近饱和时,交通事故发生在出口匝道段的拥堵程度高于基本路段与入口匝道段,单车道关闭场景下的交通事故影响远高于路肩关闭场景下的交通事故;交通量接近自由流状态时,拥堵程度对严重程度不敏感;任何交通量水平下,单车道关闭场景下的交通事故持续时间一旦超过15 min,路段拥堵程度极有可能剧增。本文构建的路段拥堵判别方法,可以在精细化探究偶发性交通事故拥堵规律的同时划分路段拥堵等级,为相关部门的事故管理提供理论支撑。

既有公路隧道改扩建技术研究动态及展望

社会经济的飞速发展导致公路运输需求与通行能力不相匹配的矛盾日益明显,既有公路隧道改扩建成为改善未来公路交通运输环境的长期有效手段。通过对典型改扩建公路隧道文献检索及案例统计分析,明确了公路隧道改扩建的发展趋势及研究动态,指出了公路隧道改扩建方案研究的现状与不足,依据方案比选提出了改扩建建议方案;结合4种典型改扩建工法及隧道扩大系数,提出了既有公路隧道改扩建的建议施工工法;阐述了改扩建公路隧道围岩压力计算、围岩力学响应、爆破振动控制及支护参数的研究动态与不足;提出了BIM技术、人工智能技术、绿色建造及碳中和理念等在改扩建隧道中的应用前景;指出建设标准规范化、扩建方案智能化、施工方法创新化和理论研究系统化是未来重点研究方向。

高速公路互通式立体交叉出入口安全性研究综述

高速公路互通式立交是保障高速公路正常运行的关键节点,而主线出入口是互通立交的重要组成部分,同时也是互通区交通流特性最为复杂的路段。国内外学者对互通式立交的安全性展开了较多研究,并取得了一系列成果,但由于互通式立交出入口的复杂性,相关研究并不系统。为此,以高速公路互通式立交以及高速公路出入口的安全性为主题进行文献分析,得到高速公路互通立交出入口安全性的研究热点,从几何设计指标、安全性评价方法以及运行速度3个方面对研究成果进行梳理与综合评述。研究结果表明:(1)我国现行规范对变速车道长度的考虑因素过于单一,与车辆实际运行中的变速距离需求不吻合;规范中对互通立交分合流端视距的规定,未针对车辆性能、驾驶人对道路交通环境的感知-反应时间进行优化;(2)目前对分合流鼻端的研究主要从二维角度开展,几何设计指标研究重点未聚焦于平纵指标的组合效果;(3)事故统计法、层次分析法以及模糊综合评价法在高速公路安全评价中应用较多,事故统计法可以客观的反映道路安全状态,但依赖于事故统计数据的准确性,层次分析法可以较好的构建安全性评价指标体系,但指标赋权较主观,使得评价结论不稳定,模糊综合评价方法对系统安全水平的准确评价依赖于隶属函数的选择,对研究人员的专业性提出了较高的要求;(4)现行规范的线形协调性、连续性的评价标准以传统方法?v85为基础,该方法假设基础与实际相悖,高估了道路的安全性能,针对不同车型在不同出入口形式的运行速度预测模型有待深入研究。得到针对相关研究的建议与展望如下:(1)变速车道研究可以基于驾驶行为,优先考虑对变速车道上加速度变化趋势进行研究;(2)出入口视距研究应考虑复杂道路条件、视觉刺激下的反应时间,结合不同车型的车辆特性展开研究;在事故统计方法、预测模型基础上,可结合出入口特点进一步优化,并用相对成熟的安全评价方法进行检验;(3)出入口处的运行速度研究可考虑以浮动车辆数据(floating vehicle data,FCD)为主,龙门架及雷达测速数据为辅对车辆实际行驶速度变化过程进行研究。

公路路面乳化沥青冷再生技术综述

公路路面乳化沥青冷再生混合料作为一种绿色铺面材料,因在延长道路寿命的同时增加了沥青旧料的利用率,逐渐受到关注。近年来,学者们针对如何提升乳化沥青冷再生混合料使用品质进行了深入研究并取得了一定成果。研究成果分为两方面:乳化沥青冷再生混合料配合比设计与优化方法、混合料各项性能改善,这一系列成果使其成功应用于实体工程。研究成果丰硕但较为散乱,尚未汇总并推荐科学合理的乳化沥青冷再生混合料配合比设计方法、等级化评价乳化沥青冷再生混合料力学及路用性能。基于此,梳理评价了乳化沥青冷再生技术相关规范及其技术参数,调查总结了乳化沥青冷再生技术研究动态和实体工程配合比设计、乳化沥青混合料的相关力学性能及路用性能,推荐了混合料配合比设计区间,提出了混合料单项性能划分等级。结果表明:水泥用量、乳化沥青用量、最佳含水率、粒径小于9.5 mm的再生沥青混合料(RAP)掺量、粒径大于9.5 mm的RAP掺量及总RAP掺量的推荐区间分别是1.5%~2.0%、3.2%~4.5%、3.8%~6.5%、28%~49%、38%~58%及79%~98%;对于粗粒式沥青混合料,4.75 mm及以下的筛孔通过百分率低于级配中值,13.2 mm及以上的筛孔通过百分率高于级配中值;根据数据分布特性将混合料单项性能划分为四个等级。

西安地铁穿越地裂缝段隧道扩挖施工参数优化

采用正交试验设计确定数值模拟工况,研究西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间隧道扩挖施工参数对拱顶、地表沉降的影响程度和最优参数组合。结果表明:扩挖施工参数的影响程度排序为施工工法>施工进尺>加固圈厚度;微台阶法和全断面法扩挖均满足地表沉降控制要求,考虑到临时横撑的受力特性和施工干扰问题,建议采用全断面法;增大加固圈厚度对地表沉降的控制效果有限,从经济性考虑建议加固圈厚度取3.0 m;确定施工进尺须考虑盾构管片环宽,环宽1.0 m时建议施工进尺取0.50 m,环宽1.5 m时建议施工进尺取0.75 m。该区间隧道设防段未改变管片环宽(1.5 m),已采用本文建议的全断面法+加固圈厚度3.0 m+施工进尺0.75 m的参数组合施工。目前左线已完成10环扩挖,地表累计沉降与模拟结果相差不大,满足规范要求。

重载交通路段公路车辆荷载模型及其效应研究

车辆荷载作为公路桥梁的基本可变荷载之一,在公路桥梁设计中占有很重要的地位。车辆荷载是变异性很大的随机变量,其大小与地区,时间有很大关系。山西省是煤炭大省,因车辆超载导致桥梁损伤的事情常有发生,本文依托山西省某一道路数据,建立实际重载交通作用下的车辆荷载模型,利用fortune语言编制程序并结合abaqus二次开发功能实现车辆在桥上的移动计算,并以晋南八政桥为计算对象,与公路Ⅰ级车辆荷载模型下产生的荷载效应相比较,利用经验分布函数方法计算得出范围内的荷载放大系数用于该重载交通桥梁设计和评估。研究表明:对于重载现象严重的地区来说,进行交通调查确定车辆荷载模型与规范对比来确定车辆荷载取值是有必要的,可以防止桥梁设计不足。本文对山西省八政桥计算得出,对于类似该桥这种车辆荷载状况的桥梁来说来说,采用公路Ⅰ级车辆荷载值的1.2~1.4倍进行桥梁设计更加安全。同时也应注意重载交通条件下桥梁正常使用的各项限值要求。

高速公路沥青路面日常养护费用与公路技术状况指数的定量关系研究

高速公路日常养护费用投入与路况条件息息相关,探索二者之间的关系有利于提高养护资金的使用效率。本文通过定性分析与多元线性回归分析相结合的方式,依托某高速公路公司管理的若干条高速公路历史数据,研究高速公路沥青路面日常养护费用和路面破损状况指数PCI、路面技术状况指数MQI的定量关系。结果表明:为使PCI提升1%,日常养护费用投入需增加8.4%;基于公路各分项技术指标的定量关系,在其他分项指标技术状况保持不变的情况下,为使MQI提升1个单位分值,路面日常养护费用需增加■。

城市高峰期间地铁闸机服务水平评价与改善:以西安地铁北客站为例

以西安地铁二号线“北客站”站的客流高峰时段为研究范围,使用排队论描述地铁闸机排队系统.结合实地观测与闸机系统的数据,排除了乘客类型与闸机空间布局的影响,控制了客流量日较差与年较差的影响,并使用M/G/1模型对“北客站”的出、入口闸机排队系统分别进行定量描述.将实地观测结果、理论计算结果与交通设计内容结合,以平均队伍长度和平均乘客排队时间为指标,为“北客站”站的出入口闸机提出优化建议.

公路路基穿越高铁桥墩墩顶变形敏感因素分析

针对干线公路采用路基形式穿越高速铁路桥墩所导致的墩顶变形,为明确墩顶变形的主要影响因素及其相关性,以实际项目为依托,采用数值模拟分别从公路与铁路的交叉角度、公路路基的填筑高度、路基换填深度、原地层土体的内摩擦角4个方面计算分析桥墩顶部各点的位移变形。结果表明:随着交叉角度的减小,桥墩顶部的变形变大,同时横向倾斜差也在增加;路基填筑高度越大,桥墩顶部的变形越大,且影响十分显著;路基换填深度的增加会导致桥墩顶部的变形明显增加;桥墩所在地层土体的内摩擦角增大,桥墩顶部的变形减小。

西安地铁穿越地裂缝段隧道“先盾后扩”施工地表沉降规律

通过数值模拟分析了西安地铁15号线府君庙村站—祝村站区间隧道采用“先盾后扩”法施工时地表沉降规律,并通过回归分析给出了沉降槽宽度系数(K)和地层损失率(V)取值。结果表明:采用“先盾后扩”法施工时扩挖阶段地表沉降约占最终地表累计沉降的2/3,地表横向沉降曲线总体服从Peck公式给出的沉降槽形态;该工法下K值在[0.45~0.55)区间占比高达76.7%,平均值0.50,略高于西安地区不同地层中地铁隧道施工平均值(0.45)、西安地铁隧道盾构法平均值(0.421)和交叉中隔壁(Cross Diaphragm,CRD)法平均值(0.467);该工法下V值在0.996%~1.401%,平均值1.190%,与西安地区不同地层中地铁施工平均值(1.170%)接近,高于西安地区盾构法平均值(0.735%),低于西安地区CRD法平均值(1.315%);首环管片扩挖会改变盾构隧道边界条件和向下挠曲形态,进而引发地层沉降突然增大,须要引起重视。

大直径盾构隧道纵向刚度增强措施研究

为研究不同环缝接头结构对盾构隧道纵向刚度的增强效果,采用等效连续化模型计算得到断面直径对隧道纵向拉压、纵向抗剪和纵向抗弯刚度的影响规律,将隧道纵向刚度增强措施与管片环缝接头结构相联系,采用数值模拟深入探究了9种环缝接头结构的力学性能,对比得到增强隧道纵向刚度效果最优的环缝接头结构。结果表明:直径对纵向拉压和纵向抗弯刚度影响较小,对纵向抗剪刚度影响较大;环缝接头刚度增强措施能够显著减小管片位移,提高隧道纵向刚度,提升效果为:斜螺栓>弯螺栓,定位榫>剪力销>凹凸榫;螺栓型式和纵向刚度增强措施均对螺栓最大剪切应力有较大影响,竖向荷载下受螺栓型式影响较大,水平向荷载下受管片环缝接头刚度增强措施影响较大;结合经济性和有效性,当接头螺栓为弯螺栓时,设置定位榫是一种相对较优的选择。

改性彩色沥青路面色彩耐久性与抗滑性能研究

为提高彩色沥青路面色彩耐久性并研究其抗滑性能,采用有机硅-聚丙酸酯(silane-modified polyacrylate,SMP)对彩色沥青玛蹄脂碎石混合料(color stone mastic asphalt,CSMA)和彩色开级配抗滑表层(color open graded friction course,COGFC)2种混合料改性,借助小型加速加载设备进行对彩色沥青路面进行色彩耐久性评价,并通过三维扫描仪进行路面纹理信息采集,分析路面三维参数与其抗滑性能之间的关系。结果表明,SMP改性剂可有效提高CSMA、COGFC两种混合料的抗磨耗能力,提升彩色沥青色彩耐久性;CSMA及COGFC路面抗滑性能受到不同三维参数的影响,路面的摩擦系数模型由各自相关因子控制,增加路面暴露的集料数量和使用尖角集料能使彩色沥青路面的抗滑性能得到提升。

基于案例推理的隧道洞门智能设计方法研究

为将以往隧道案例的经验应用到新建隧道设计中,以解决传统设计方法工作量大且效率低下的问题,提出基于案例推理的隧道洞门智能设计方法。结合隧道洞门工程特点,选取影响洞门设计的主要因素,将影响因素划分为12个属性单元来表征工程案例,运用三角模糊数的层次赋权计算方法对各属性单元权重进行赋值,借助相似度理论建立隧道洞门设计方案相似决策模型。基于GIS技术开发了隧道洞门工程案例库,实现对既有工程的存储管理,同时利用SQL查询语言及Python计算脚本实现案例的属性特征值计算与最相似匹配,进一步修正后可实现隧道洞门修建方案的设计决策。以某山区隧道为例对智能设计方法进行验证,结果表明:根据属性单元特征值计算结果,在案例库中比选得出与拟建隧道相似度最高的既有工程为凤凰山隧道,且相似度为0.707。因此,设定阈值为0.7时能加快案例库的检索速率与匹配准确率,该方法吸取了既有工程案例的经验,能应用于隧道洞门施工方案的决策设计,可供今后隧道洞门方案的智能化设计参考。

双工字钢板组合梁桥的时变体系冗余性评估

为评估双工字钢板组合梁桥应对非对称极端作用的时变体系冗余性,采用数值增量算法,开展了双工字钢板组合梁桥非对称荷载下的弹塑性全过程分析.提出了基于弹塑性累积应变能的构件承载贡献率指标,研究了双工字钢板组合梁桥时变体系冗余性的影响因素及变化规律,揭示了双工字钢板组合梁桥冗余性不足的内在原因.结果表明:横向刚度和主梁延性是影响钢板组合梁桥体系冗余性的主要因素,横向传力刚度越大,主梁延性越高,则结构体系冗余性越强;与典型多主梁体系相比,双工字钢板组合梁桥的横向传力刚度降低约24%,导致结构冗余度降低约55%;材料劣化引起的主梁延性退化会导致冗余度在寿命周期最大下降约25%.

公路日常养护费用指标及其调整系数分析研究

在《公路养护预算编制导则》(JTG 5610-2020)的宏观指导下,以其对日常养护费用指标制定提出的要求为依据,部分省份制定了新的公路日常养护费用指标,并根据各省份自身特点为日常养护费用指标制定了调整系数,给出了日常养护预算的计算方法。通过对各省份日常养护费用指标及调整系数进行对比和分析,对日常养护费用指标的确定以及调整系数的计算方法进行分析研究,为其他省份费用指标的制定提供参考。

盾构隧道下穿高铁路基变形影响规律及加固优化研究

为研究盾构隧道下穿高铁路基施工时对路基的影响规律,探究在隧道开挖过程中运用不同加固措施对既有高铁路基的影响程度。以西安市某地铁工程为依托,利用室内模型试验对比分析盾构隧道下穿高铁CFG桩复合路基过程中,无加固、超前管幕工法加固与地表袖阀管注浆加固3种隧道施工条件下,地表沉降值和沉降槽的空间分布规律;采用数值模拟分析验证超前管幕工法加固工况下盾构隧道下穿时,高铁路基、道床的位移变化规律。室内模型试验结果表明:盾构隧道施工中采用管幕工法加固后复合地基正上方的地表沉降最大值减小28.6%,采用袖阀管注浆加固后减小18.0%,并且采用两种加固措施后的CFG桩最大附加轴力均减小20%以上。因此,在隧道掘进过程中采用一定加固措施,可改善围岩稳定性,其中管幕工法加固效果更为显著。数值模拟分析表明:采取管幕工法加固施工与不采取加固措施相比,路基最大沉降量减少33.78%,道床最大沉降量减少45.08%。因此,管幕工法加固能够有效减小对既有高铁路基的影响。