面向智慧驾驶的道路基础设施功能设计

随着单车智能成本提高以及道路环境复杂性加大，智慧驾驶车辆的发展越来越依靠智慧道路基础设施的进步。目前国内外不同的道路工程建设项目对道路基础设施的智慧化均提出了各具特色的设计思路和功能模块，但是相关研究主要集中在单一的道路功能或特定技术上，尚未系统性地给出智慧道路基础设施的设计理论和应用体系。同时，智慧道路基础设施建设要求路旁设备、路面材料和外部感知设备等全方位朝着信息化、数字化和智能化方向发展。本研究在系统综述国内外智慧公路项目典型案例的基础上，提出了未来智慧道路设施的四大关键技术。     

Q345R疲劳裂纹扩展过程的声发射研究

为了建立疲劳过程与声发射参数之间的关系,对压力容器常用钢材的典型代表——Q345R的疲劳裂纹扩展过程的声发射信号进行详细研究. 结果表明:Q345R疲劳裂纹扩展的声发射过程分为三个明显的阶段,累积计数值和累积能量值可以很好地表征整个疲劳裂纹扩展过程;声发射参数在第2阶段到第3阶段的转折点比线弹性断裂力学定义下的要提前,表明声发射技术对疲劳进入失稳扩展阶段更加敏感;建立了Q345R声发射计数率和能量率与疲劳裂纹扩展速率的关系,它可以为Q345R剩余寿命的预测提供依据.     

基于路用性能的石灰-钢渣稳定土试验分析

基于路用性能设计正交试验,研究了影响石灰-钢渣稳定土抗压强度的4种因素.结果表明,对于石灰-钢渣稳定土初期抗压强度,石灰含量影响最大,钢渣影响较小;但对于其后期抗压强度,钢渣掺量的影响明显增强,且钢渣粒径大小对后期强度增长速率的影响较大.试验结果对比发现,石灰-钢渣稳定土具有较高的无侧限抗压强度和加州承载比,满足《公路路基设计规范》(JTG D30-2015)和《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20-2015)的要求,表明可以使用钢渣代替部分石灰或水泥应用于高速公路路床填料.     

孔隙水压力梯度对煤层导向压裂控制影响

基于孔隙水压力梯度对孔壁及裂缝尖端应力作用,提出了煤层导向压裂扩展方法.通过研究有效应力变化,建立了导向压裂起裂压力及裂缝扩展压力计算模型.采用RFPA~(3D)-Flow流固耦合软件建立了孔隙压力梯度场下的导向压裂数值模型.对7组不同数值模型计算分析,研究了导向孔的布置方式、距离、控制水压三个主要因素对导向压裂作用效果.研究结果表明:孔隙压力梯度能有效降低压裂孔起裂压力及裂缝扩展压力.起裂压力及裂缝扩展压力降低幅度与导向孔控制水压呈正相关关系,与导向孔距离呈负相关关系.数值计算得到的起裂压力变化规律与理论计算预测相符合,论证了导向压裂起裂压力计算模型的正确性以及导向压裂裂缝控制方法的可行性.     

电热毯在机场混凝土道面冬季施工中的应用研究

为了探讨电热毯在机场混凝土道面冬季施工中应用的可行性,分析电热毯对混凝土内部温度强度的影响规律.对混凝土试件分别进行加电热毯和不加电热毯养护,同时监测其内部温度变化,并测试了试件1d、3d、7d、28 d的抗折强度和抗压强度,对比研究试件在不同入模温度下强度发展变化.结合机场工程实际,从成本方面对电热毯的应用可行性进行分析.试验结果表明:提高入模温度有利于早期强度的形成;加电热毯养护的混凝土试件内部温度最终保持在5℃左右,而不加电热毯养护的混凝土试件内部温度会降低到环境温度;加电热毯养护的混凝土试件早期强度比不加电热毯养护的提高40％以上,能够满足冬季施工要求,为在机场混凝土道面冬季施工应用电热毯进行道面养护提供参考.     

钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土力学性能试验研究

结合道面混凝土的使用特点及要求,为提高道面混凝土的基本力学性能,对钢-玄武岩混杂纤维道面混凝土(steel-basalt hybrid fibers reinforced pavement concrete,简称SBHFRPC)的工作性及基本力学性能进行了比较系统的试验研究。试验通过对比分析研究了钢纤维以0.9%、1.2%、1.5%、1.8%四种体积掺率和玄武岩纤维以0.05%、0.10%、0.15%三种体积掺率相互混杂对机场道面混凝土抗折、抗压强度性能的影响规律,同时,对钢-玄武岩混杂纤维机场道面混凝土的基本力学增强机理进行了一定的分析。试验结果表明:混杂纤维对道面混凝土有较好的力学增强性能,在钢纤维掺量为1.5%,玄武岩纤维掺量为0.10%时达到最佳。     

基于HWD的公路飞机跑道道面承载能力测试分析

为了对北方某公路飞机跑道的承载能力进行分析评定,根据设计使用飞机主起落架及其滑行轨迹横向分布规律,并综合考虑汽车轮迹规律,提出了现场测试方案。选取重型落锤式弯沉仪法（HWD）和承载板法进行了现场试验,通过对沥青道面的弯沉和模量等指标进行对比分析,发现弯沉值存在相关性,与公路相关研究结论吻合,动模量数值约为静模量的2倍。又用HWD测得的结果按民航规范推荐的方法计算出该道面的PCN值,依此作为承载能力的评价结果,计算当量道面剩余累计作用次数为33368118次。     

裂纹监测涡流传感器优化设计及试验研究

为了提高涡流传感器监测裂纹灵敏度,应用COMSOL软件AC/DC模块建立了涡流传感器监测系统模型,并搭建试验系统证明了其正确性;优化了涡流传感器的结构参数,基于优化结果试制了涡流传感器,并进行了预制裂纹监测试验.模型分析与试验结果表明:提离距离越小,基材厚度越薄,系统监测灵敏度越高;涡流传感器各通道通过裂纹区域时,跨阻抗幅值和相位都增大,以综合跨阻抗幅值和相位的变化率作为系统输出信号,提高了监测灵敏度,传感器分辨率达到1mm.     

输油管道表面裂纹初始扩展的研究

针对输油管道中检测出的表面裂纹提出了在测量沿着裂纹表面的开口方向位移分布的基础上,通过计算裂纹周围的应力分布,评价裂纹端部应力强度因子Kest的方法.通过有限元解析对不同深长比(c/a)的表面裂纹,对在各种载荷作用下的应力强度因子KFEM进行了评价.并与传统的Newman-Raju公式对同样裂纹计算的相应应力强度因子K进行了比较.其结果是KFEM与K的结果基本相同.说明了本评价方法的可靠性.通过实验研究了表面裂纹初始疲劳扩展过程中裂纹端部应力强度因子Kest,结果表明对实际输油管道中存在的表面裂纹,即使载荷、裂纹深度未知及裂纹周围有残余压缩应力存在的情况下,本文提出的应力强度因子的评价方法仍然有效.     

膜结构路面器材通过性机理分析

为了研究新型膜结构路面器材,保障轮式车辆在松软路面上的通过性,运用车辆地面力学理论对路面器材的沉陷特性进行分析,探讨了膜内张力对最大沉降量的影响。将理论分析结果和仿真结果进行对比,验证了沉降计算公式的合理性。选取车辆挂钩牵引力作为评判车辆软土通过性的准则,将受力分析法和能量法相结合建立轮胎行驶的挂钩牵引力计算公式,定性得到附着系数μ和最大沉降量z0对车辆通过性的影响关系。结果表明,在所选条件下,膜内张力对最大沉降量影响不大,通载试验初步验证了通过性理论的合理性。