侧向风作用下车桥系统气动性能及风屏障的影响研究

采用计算流体力学软件建立桥梁单体、车辆单体以及车桥组合体模型,湍流模型取标准κ-ε模型,计算各模型在不同风攻角时侧向风作用下的气动力系数.考虑风屏障对车辆、桥梁气动性能影响,建立风屏障、桥梁与车辆组合体模型,分析风屏障不同开孔率时车辆、桥梁气动力系数变化规律.结果表明:车辆位于桥上时,桥梁阻力和车辆侧力会增大;桥上车辆侧滚力矩系数明显大于车辆单独存在的情况,且车辆位于桥上迎风侧大于背风侧的情况;安装风屏障后,桥梁阻力和力矩系数随开孔率增大而降低,车辆侧力系数和力矩系数随开孔率增大而增大;为保证风屏障有效性,风屏障开孔率应小于40％.     

高速铁路声屏障脉动力数值模拟研究

基于有限体积法,采用流体动力学计算软件建立了列车通过设置声屏障桥梁时的空气动力学模型.应用滑移网格技术和大涡模拟法,计算了声屏障的三维非定常可压缩外流场,获得了不同速度、不同车头长度和不同车体长度列车通过桥梁时轨面以上2.15 m高处声屏障脉动压力极值、脉动压力时程曲线等.研究结果表明:声屏障所受脉动风压极值基本与车速的平方成正比;在车速相同情况下,6 m长车头列车产生的脉动风压比12 m长车头列车约大10%;200 m长车体列车通过时产生的脉动风压比100 m长车体列车约大7%.     

组团型大城市绕城高速公路互通立交一体化布局模型

为合理规划布置大城市绕城高速公路互通式立交工程,做到既能够提升出入境交通的可达性和便利性,又不影响过境交通及城市内部交通系统的运行效率,在对绕城高速公路出入境交通组织特性分析的基础上,提出了以系统运行时间和出入境交通可达性二者组合效应最好为目标的绕城高速公路互通式立交一体化布局模型,并提出了模型求解的实用方法。最后,以某城市规划年绕城高速公路互通式立交布局规划为应用案例,阐述了模型应用的具体步骤。研究结果表明,本文提出的绕城高速公路互通式立交一体化布局模型,不仅考虑了绕城高速公路互通式立交布局规划的实际影响因素,也便于实际应用。     

新型油页岩弃渣路基土的动强度冻融特性分析

油页岩弃渣改良土是处治页岩油伴生废渣的一种有效方式。为评价其在季冻区的使用效果,特开展冻融循环条件下的动强度冻融特性分析。通过破坏动应力比,对不同应力条件(围压、竖应力)和多次数冻融循环后动破坏特征的变化规律、衰减趋势及影响因素进行分析。结果表明,油页岩弃渣改良土的动破坏特征在首次冻融循环后显著下降,随后趋于稳定,并以小幅度波动。围压及冻融循环都是影响动破坏特征的重要因素,单指数模型和3项多项式模型都可用于改良土冻融循环后的动破坏特征趋势预测,且前者的适用性更好。     

降雨条件下含夹层公路边坡渗流特性分析

公路边坡中夹层渗透性相对强弱对其渗流场的影响极大。基于饱和-非饱和渗流计算理论,利用GEO-Studio有限元计算软件,计算了不同雨型降雨入渗下夹层渗透性相对强弱不同的公路边坡的基质吸力分布,揭示了其渗流演化规律。结果表明:(1)降雨初期基质吸力随时间逐渐减小,降雨后期,前峰型和中峰型降雨下基质吸力出现增加,降雨停止后各雨型下基质吸力均逐渐回升。(2)夹层渗透性相对强弱不同,各雨型降雨入渗下基质吸力演化规律也存在差异:基质吸力在夹层与覆盖层的界面处均呈现突变,在后峰型降雨下会出现局部饱和区域,但位置不同;夹层渗透性相对较弱时,覆盖层内的基质吸力在中峰、后峰和均匀型降雨的初期减小速度更快;基质吸力减小阶段前峰型和后峰型之间的基质吸力差异更小,但基质吸力回升阶段差异更大;夹层内基质吸力仅在前峰型和后峰型降雨下回升时存在较大差异。     

纤维增强聚合物改性沥青混合料路用性能研究

为弥补单一外掺剂改性沥青混合料的不足,以聚酯纤维和热塑性树脂为主要原料,制备一种新型复合改性材料纤维增强聚合物(FRMP)。通过车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验和弯曲疲劳试验研究不同掺量FRMP对沥青混合料路用性能的影响,并与聚酯纤维和SBS对比。结果表明:加入外掺剂提升了沥青混合料的路用性能,相比聚酯纤维改性和SBS改性,通过FRMP复合改性的效果更明显,并且随着FRMP掺量增加,沥青混合料的高温稳定性和抗疲劳性能不断增强,低温性能和水稳定性先升高后降低、于0.3%掺量时达到峰值。     

倒装型沥青路面温度场时空分布规律分析

倒装型基层是福建省常用的沥青路面结构型式,其沥青层厚度达26cm。而沥青材料性质对温度敏感,进行温度场分析很有必要。通过有限元仿真分析,对福建省夏季高温时典型日照下倒装沥青路面结构内的温度场进行计算,得到内部各层温度的时空分布,并经过经验公式和相关资料的实际监测验证。结果表明,有限元分析可以作为沥青路面结构设计和沥青材料选择时计算路面温度的快捷可靠的方法。     

节地型中央分隔带混凝土护栏的研究

为降低北方山区高速公路建设成本,同时保证中央分隔带混凝土护栏的安全防护性能,依托河北太行山高速公路,考虑到北方山区的特殊自然条件以及该高速公路的交通流特征等,对不同坡面型式混凝土护栏的优缺点进行了综合分析,选取最佳坡面型式并对其进行了优化,然后通过计算选取了护栏受碰撞后最易发生破坏的截面,并对该截面的配筋进行安全校核;以库伦理论建立了数学计算模型,计算护栏基础的抗倾覆能力;最后通过计算机仿真技术对护栏进行了碰撞模拟仿真。研究表明:加强型坡面型式的混凝土护栏更适用于北方山区高速公路,护栏坡面型式优化后制作、安装更便捷,且不易开裂;护栏底部泄水槽的设计取消了路中排水沟的设置,降低了公路建设宽度,减少公路建设成本;护栏危险截面处混凝土层碰撞后可能发生开裂,但钢筋不会发生断裂;护栏的抗倾覆力满足防护要求,且公路基础不会发生破坏;计算机仿真结果显示该护栏的防护能力达到了SAm级。     

基于Faster R-CNN与形态法的路面病害识别

为提高基于图像处理的路面表观病害检测识别效率及精度,引入目标检测中的快速区域卷积神经网络（Faster Region Convolutional Neural Network,Faster R-CNN）算法以快速识别病害种类、位置与面积;针对已提取的带边框裂缝病害区域,采用基于VGG16迁移学习与模型微调的CNN与50%重叠率的滑动窗口定位裂缝骨架,进而利用形态法操作提取裂缝形态,计算其长度与宽度;针对Faster R-CNN算法在病害种类识别时漏检率低但误检率偏高的问题,引入精确率、召回率和F₁分数指标对算法进行评估,并根据F₁分数最大值确定相应的病害框像素面积及置信度阈值来降低误检率,以适应路面表观病害多样化的应用场景。运用开发的病害识别算法对广东一高速公路路面进行表观检测。结果表明：所提方法对典型裂缝图片的识别效率及精度均高于单独应用CNN滑动窗口和传统形态法的全局图像处理方法;对分段的裂缝边界框进行合并,且病害框像素面积及置信度阈值取优化值后,横向裂缝精确率由合并前的0.861提升至合并后的0.918,横向及纵向裂缝误检率则分别由调整前的20.4%和23.8%下降至调整后的8.2%和6.9%,漏检率则稍有提高。基于Faster R-CNN、CNN及形态法的路面病害识别方法具有工作高效、漏检率低的优点,在引入评估指标、最优病害框像素面积与置信度阈值后,病害误检率也大幅降低,具有潜在工程应用价值。     

高原低气压对道路工程混凝土性能的影响及原因

为研究高原低气压对道路工程混凝土性能的影响,在拉萨（气压约60 kPa）和北京（气压约100 kPa）两地采用相同配合比的道路混凝土分别进行性能对比试验,测试了混凝土含气量、坍落度、强度、NEL法氯离子渗透系数和单面盐冻耐久性等性能指标,进一步测定了引气剂溶液的泡沫体积、表面张力和硬化混凝土孔结构。试验结果表明：在低气压下,引气混凝土的含气量和坍落度分别比常压下降低8%~36%和4%~9%;抗压强度和劈裂抗拉强度分别比常压下降低1.6%~14.8%和1.5%~10.8%;氯离子渗透系数比常压下增加29%~135%;可见低气压下其抗冻耐久性降低。在低气压下,引气剂溶液的表面张力比常压下增加3.0%~4.5%,溶液泡沫体积比常压下降低2%~14%,混凝土内的气体压缩系数比常压下减小,这些原因导致了低气压环境下施工的道路混凝土含气量降低,坍落度减小;与此同时,硬化混凝土平均气孔直径增大6%~18%,气泡间距系数增加45%~92%,最终使得低气压下混凝土强度、抗氯离子渗透性和抗冻耐久性降低。