基于特征增强学习的路面裂缝病害视觉检测方法

受路面复杂背景的干扰,既有的路面裂缝病害视觉检测算法易产生虚警和漏检问题。基于此,提出一种基于语义特征增强学习的路面裂缝病害检测方法。为了强化网络模型对图像浅层特征的利用,该算法以Unet++网络为裂缝检测的主框架,其通过融合更多的底层特征信息来提升裂缝病害检测的精度。在Unet++网络层间特征融合的基础上,根据不同卷积层的特征图属性,进一步差异性地引入视觉注意力计算模块,有效抑制背景杂波的干扰,减少虚警率。为了降低裂缝病害检测的漏检率,利用空洞卷积操作分别从2方面改进网络模型的训练过程：其一,应用空洞卷积代替传统的池化操作,通过网络的自动学习剔除无关紧要的特征信息,加强网络对细微裂缝特征的学习能力;其二,在网络上采样前,建立空洞卷积金字塔池化层,通过增加对裂缝特征的尺度多样性计算,保证网络模型在不同拍摄距离下裂缝病害检测的适用性。收集大量的路面裂缝图像数据并与不同算法进行对比分析,实验结果表明本算法取得了比全卷积网络、原始Unet++网络更优的裂缝检测效果。     

干湿循环条件下建筑垃圾再生材料的抗变形能力研究

依托某城市快速路工程建设,研究建筑垃圾用于路基材料的干湿循环特性,并结合工程中涉及的筑路材料和特性,研究干湿循环条件下建筑垃圾再生碎石的最大粒径及在水泥改性条件下对抗变形能力的影响。研究结果表明：随着干湿循环次数增加,抗变形能力逐渐减弱;随着最大粒径增加,再生碎石产生的累计塑性应变逐渐减少,且碎石较多的试样对干湿循环次数更敏感;水泥改良后的再生碎石,能有效地避免孔隙粒径和数量扩张,相对未经改良的再生碎石,水泥改良能降低28.1 %～54.2 %的累积塑性应变;表明水泥的掺入,能为再生碎石形成具有一定强度的网状结构,增加内部结构的稳定性,提高在干湿循环作用下的抗变形能力,可用于建筑垃圾筑路材料的改性。     

Strata应力吸收层在旧路改造中的应用

在江西省南昌县芳湖路改造工程中,为最大程度减少罩面后产生的反射裂缝病害,采用了Strata应力吸收层+沥青混凝土的加铺改造技术。通过对加铺方案的甄选比对,材料性能分析及施工措施,验证了该材料在防反射裂缝性能方面较其他加铺技术有更大的优势,为其广泛应用提供了参考依据。     

粗细集料磨光值对沥青路面长期抗滑的影响

良好的路面抗滑性能是车辆安全行驶的重要保障,而集料品质是影响沥青路面抗滑性能的重要因素之一。集料的耐磨光性能直接决定路面抗滑性能的衰变规律和抗滑终值。因此,集料磨光值的表征和评价对沥青路面全寿命周期抗滑性能的研究具有重要意义。为充分明确粗、细集料对沥青路面长期抗滑性能的影响,引入了3种新的试验方法：①使用Wehner/Schulze (W/S)加速磨光试验对不同种类粗、细集料的磨光值进行评价;②使用自主研发的轮式加速磨光机对9组试样进行加速磨光试验;③使用W/S试验仪抗滑测试机体在速度为60 km·h^-1和水膜覆盖条件下测量试件磨光后的动摩擦因数。结果表明：①集料矿物成分是决定磨光值的重要因素,且磨光值越高沥青路面的长期抗滑性能越好;②密级配沥青路面细集料对路面长期抗滑性能的影响比粗集料更大;③W/S加速磨光试验不仅较Polished Stone Value (PSV)试验结果精度更高,还能评价细集料的抗磨光值;④不同抗滑检测设备与试验方法间具有较大的差异性,轮式加速磨光试验能对试件的全磨耗周期行为进行表征,W/S抗滑检测则可在高速动态旋转和水膜覆盖条件下进行检测(且不受人为操作影响和可重复性高),二者的工况模拟和工作原理具有较强的科学性与可靠性。未来工程应用中,应尽量提高细集料的磨光值,以进一步提高路面抗滑性能;同时,如需精确地表征集料磨光值差异性与路面抗滑性能之间的关系,建议使用W/S试验进行研究。     

组合梁斜拉桥索梁锚固区桥面板斜向开裂机理与配筋设计方法

为揭示组合梁斜拉桥在悬拼施工时,索梁锚固区斜向裂缝的开裂机理,从实际受力状态出发,分析了该区域桥面板剪应力和正应力的分布特点,并结合应力莫尔圆理论给出了裂缝成因及其形态特征;基于相关规范及桁架模型,提出了斜向配筋和L形配筋设计的抗裂措施;通过台州湾跨海大桥实例分析,验证了锚固区桥面板的应力分布特点与配筋方法的有效性。研究结果表明：悬拼施工时,锚固区桥面板的面内剪应力主要由拉索索力的竖向分力和水平分力提供,纵、横桥向正应力主要由吊重荷载引起的斜拉桥整体弯矩、拉索索力增加引起的局部负弯矩和局部承压提供;纵桥向正应力的增加是引起索梁锚固区主拉应力变大的主要原因,当主拉应力大于混凝土抗拉强度时,桥面板存在较大的斜向开裂风险;考虑到局部承压的作用,裂缝一般首先出现在索梁锚固点附近的桥面板顶部;当逐渐远离锚固区时,局部负弯矩及局部承压影响减小,桥面板顶板正应力减小,主拉应力减小,裂缝的发展方向与纵桥向夹角逐渐减小,同时,桥面板底板正应力由压应力变成拉应力,主拉应力增大,裂缝产生贯通的可能性增大;基于混凝土板斜向开裂的桁架模型,对索梁锚固区配置L形抗裂钢筋,顶板最大主拉应力降低了1.26 MPa,其中,纵桥向正应力最大可减小0.91 MPa,面内剪应力可减小0.50 MPa,即配置抗裂钢筋能够达到一定的抗弯和抗剪的效果。     

不良气象微环境对机场道面抗滑性能影响分析

不良气象微环境直接影响机场区域道面使用性能及安全性。在剖析不良气象微环境作用机理基础上,利用环境舱模拟道面结冰试验,探究了不同气象微环境条件下的关键控制因子与摩擦系数的耦合作用规律,建立了水膜、积雪、结冰厚度与道面的抗滑性能预测模型。研究结果表明：厚冰道面摩擦系数介于0.09~ 0.15,抗滑性能最差;薄冰+水、厚冰+水及薄冰道面优于厚冰道面,但不满足场道飞机及作业车辆的安全运营需求;积雪道面摩擦系数介于0.37~0.46,但受荷载压实易形成光滑道面,影响机场区域交通安全。通过多元非线性数据回归耦合作用分析,建立了水膜、积雪、结冰厚度与机场道面抗滑性能关系模型。经拟合优度及显著性检验分析可知,提出的模型拟合优度均大于0.8,满足收敛和显著性检验要求,在实际机场道面抗滑性能安全预测预警应用中具有统计学意义。     

滑动索鞍的试验研究

东明黄河大桥的斜拉体系改造工程是介于矮塔斜拉桥和悬索桥之间的一种新型桥体,采用新型钢丝斜拉体系,并在桥塔上设置滑动索鞍,通过索鞍的自适应滑动,使桥塔两侧的索力平衡。滑动索鞍是新型钢丝斜拉体系的关键技术,有必要进行滑动索鞍的模型试验研究。依托东明黄河大桥工程项目,介绍了滑动索鞍性能试验的模型设计以及试验实施方法,并通过智能张拉系统完成了循环耐久试验。试验结果表明,索鞍具有自适应滑动的功能和良好的滑动性能及耐久性,能满足新型钢丝斜拉体系的需求。     

超大跨径斜拉桥钢桥面板疲劳损伤监测与断裂力学研究

为研究超大跨径斜拉桥钢桥面板的疲劳损伤问题,本文以某斜拉桥为工程背景,对实桥进行了现场疲劳损伤监测与分析,并基于断裂力学的三维裂纹扩展模型,对钢箱梁顶板-U肋和横隔板-U肋等焊接细节进行了数值仿真与研究。结果表明：实桥顶板-U肋焊缝细节高应力幅(大于10MPa)循环次数与疲劳损伤度明显低于横隔板-U肋细节,横隔板-U肋焊缝最大应力幅达到75~90MPa,顶板-U肋焊缝最大应力幅为15~30MPa,横隔板-U肋焊缝细节处裂纹数量远大于顶板-U肋焊缝细节处裂纹数量;顶板-U肋焊缝裂纹在扩展过程中基本保持平面,裂纹扩展有先沿焊缝方向纵向扩展,再向深度方向扩展的趋势;横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹先沿初始裂纹深度方向在横隔板扩展,再向横隔板厚度方向扩展,焊趾处裂纹先向U肋厚度方向扩展,后沿初始裂纹长度方向顺桥向扩展;在初始裂纹尺寸与荷载条件相同的情况下,顶板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速度大于焊根处裂纹扩展速度,横隔板-U肋焊缝焊趾处裂纹扩展速率大于横隔板焊趾处裂纹扩展速率。     

大坡道米轨道床阻力及轨排稳定性研究

为研究大坡道米轨 (齿轨)有砟轨道结构稳定性,通过建立米轨离散元和有限元轨排模型,分析该结构在不同坡度条件下道床阻力变化及在荷载作用下轨排纵、横向稳定性。研究表明：(1)受轨枕与道床之间正压力减小和道砟颗粒之间接触减弱的共同作用,随着坡度增大,轨枕道床纵、横向阻力逐渐降低,且降低幅度明显高于轨枕与道床间正压力的降低幅度;(2)随着坡度的不断增大,在纵向制动荷载作用下轨枕位移显著增大,且有砟道床整体稳定性逐渐降低;(3)综合考虑轨枕位移及有砟道床整体稳定性,建议米轨有砟轨道最大坡度不超过500‰;(4)在温度荷载及制动荷载作用下,为保证米轨铁路曲线段的横向稳定性,在坡度为250‰时,无齿轨段曲线半径≮700 m,有齿轨段曲线半径≮600 m。     

道岔转换设备安全参数实时监测系统研究

针对道岔转换设备故障率高,影响列车运行效率和安全的问题,研发了道岔转换设备安全参数实时监测系统。在不改变原有道岔转换设备结构的前提下,利用磁致伸缩位移传感器、销轴传感器、垫片式压力传感器、一体化振动变送器等,测量道岔转换密贴值、道岔转换阻力、锁闭压力和基本轨振动,从而实现道岔转换设备各项安全参数的监测;利用既有信号电缆作为通信和电源传输通道,将监测信息传输至信号机械室内,数字化展示道岔转换设备的运用状态。经过现场试验验证：该系统实现了道岔转换设备安全参数的实时监测,为道岔转换设备日常维修和养护提供了科学有效的技术手段,可促进道岔转换设备维修模式由“周期修”向“状态修”转变,保障道岔转换设备的安全可靠运用。