道路致灾空洞热效应与快速探测可行性研究

为了快速有效地探测出城市道路结构中的致灾空洞,预防路面突然塌陷而导致财产和生命的损失。本文采用理论和数值模拟手段,分析了城市典型的沥青混凝土道路存在致灾空洞时的热效应和温度场变化规律。研究表明：致灾空洞的存在改变了沥青混凝土道路结构传热特性,提高了其热流通量,致使路面结构层传热增多、热量留存减少、引起道路路面温度发生下降。在夏季晴好天气的2:00-22:00时段,致灾空洞提高了道路结构热流通量约4倍多,使道路路面在致灾空洞约2.2倍尺度范围内温度下降1.061℃—1.368℃,目前红外热像仪的探测精度能够探测出其温度变化。因此,采用红外热像技术探测城市道路致灾空洞具有可行性。     

玄武岩纤维与高模量外掺剂复合增强沥青混合料性能

为优化玄武岩纤维高模量沥青混合料的配比,改善其路用性能,采用响应曲面法对玄武岩纤维高模量沥青混合料的配合比进行优化设计,利用马歇尔试验、浸水汉堡车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验对优化后的玄武岩纤维高模量沥青混合料性能进行分析,并通过扫描电镜（SEM）对沥青混合料破坏断面的微观形貌进行试验观测,尝试揭示玄武岩纤维与高模量外掺剂的复合增强机理。研究表明：利用响应曲面法得到玄武岩纤维高模量沥青混合料的最佳配比为0.44%高模量剂、0.45%玄武岩纤维和最佳油石比为4.98%;在最佳配比状态下进行路用性能试验得知混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性均有较大提升;利用扫描电镜观察到玄武岩纤维在高模量剂作用下能起到较好的加筋及分散应力的作用,且最佳配合比状态下的玄武岩纤维在高模量沥青混合料中分布较为均匀。     

融雪-降雨型滑坡失稳机理

冻区融雪降雨导致的滑坡对公路交通基础设施的建养造成了巨大威胁,本研究以新疆伊犁地区某公路工程为依托,为此进行现场勘察,建立了新疆某公路6#滑坡监测站,通过建立监测站,对该边坡的位移、水分、温度等信息开展监测,利用该监测站2019年11月至2020年8月整个冻结融化期的监测数据,同时基于geostudio软件的非饱和土分析,将数值模拟土壤含水率变化与现场监测数据进行拟合,建立了有效的数值方法,并对融雪期该边坡在季节性冻土冻融影响下边坡的稳定性进行了分析,研究了融雪期表层边坡土的含水率变化与边坡稳定性的关系,并根据建立模型分析了该滑坡的初始滑动。结果表明：融雪水对土壤含水率的变化起主导作用—融雪水及冻结滞水沿着裂缝优势入渗,在融雪期初期增大土体含水率,增大土体自重;在融雪期维持土体较高含水率,随着连续降雨发生,湿润锋下移,土体孔压增大,形成暂态饱和区,边坡失稳。融雪期长时降雨是该滑坡发生的重要原因。将数值模拟土壤含水率变化与现场监测数据进行拟合,在此基础上进行边坡稳定性分析的方法具有较高可信度,可为该地区之后滑坡预警提供参考。     

山地城市道路交叉口车辆纵向加速度特性分析

为明确车辆在山地城市交叉口停车等待到直行通过这一过程中的纵向加速度特性以及驾乘人员舒适性,在重庆市选取4处交叉口作为研究对象。基于无人机航拍的交叉口交通流视频,提取车辆运行状态参数,研究不同坡度交叉口不同停车位次的车辆纵向加速度特性,并以加速度和急动度为指标进行舒适性分析。结果表明：(1)在缓坡路段,停车位次越靠前的车辆其加速度峰值越大;(2)在下坡路段,车辆在加速阶段末段加速度会在0 m/s2上下波动,车辆间断性的加减速;(3)在上坡路段,第1和第4位次车辆加速度特性相近,加速峰值较大,第2和第3位次加速度特性相近,加速峰值略小;(4)第1停车位次的车辆在下坡减速过程中更容易带来不适感。     

相变沥青混合料可行性及性能研究

提升道路除冰雪能力是保障冬季行车安全的重要手段,相变沥青路面作为一种环境友好型技术具有良好的应用前景。为了确定相变沥青混合料融冰雪是否具有实际应用价值,通过显微镜观测固固相变材料相变过程,测定相关热力学参数。对相变沥青混合料路用性能进行检测,开发了3种融冰雪性能评价方法。结果表明,固固相变材料会发生为结晶态和非晶态的相互转变,熔融焓值在吸放热过程中差距不大,均超过70 J/g,且50次衰减率在2.8%,可以满足沥青路面长期使用需求;随着相变材料掺加量的增加,沥青混合料高温稳定性降低,低温抗裂性提升,抗水损性能先上升后下降,但均能满足规范要求,相变材料掺加量超过0.3%才具有明显的融冰雪效果。可见,固固相变材料可以作为外掺剂加入沥青混合料中,基于路用性能角度相变材料掺量在0.3%～0.5%比较合适,相变沥青混合料不适应于全天低于0℃的地区,需要结合其他除冰雪措施才能保障道路通行能力。     

基于离散元的蓄盐沥青混合料低温劈裂试验分析

为了对比探究蓄盐沥青混合料低温劈裂下的细观特性,在室内劈裂试验的基础上,基于离散元随机生成算法,按照室内试验相应的级配比例和试验参数,分别构建了蓄盐沥青混合料和普通沥青混合料数学模型,并进行了数值模拟试验。通过改变粗集料形态、摩擦因数以及试件空隙率时,在细观层面对其劈裂强度、裂纹类型及数量等方面进行了对比分析。实验表明：普通沥青混合料的劈裂强度明显高于蓄盐沥青混合料,且裂纹数目相对较少;当粗集料形态在中值时,可以获得较大的劈裂强度值,此时,其摩擦因数对混合料的劈裂强度影响不大,而且,随着空隙率的减小,劈裂强度还会有所提高。宏观和细观试验研究认为：添加蓄盐材料后对混合料的低温抗裂性能会有一定劣化影响;沥青混合料的空隙率与劈裂强度为负相关,而集料的摩擦因数对劈裂强度没有显著影响。当沥青混合料中集料的形态和空隙率适当时,可以获得较好的低温性能。研究成果对于融雪路面的推广和应用具有实际意义。     

基于非支配排序遗传算法的沥青路面大中修养护决策

为了更好地协调沥青路面大中修养护方案决策时成本、环境和性能之间相互制衡的矛盾,提出了一种基于非支配排序的遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)来优化沥青路面大中修养护方案决策。针对实际公路工程项目中多重约束条件下的养护需求,建立了以碳排放量、寿命周期成本及路面使用性能为目标的多目标优化模型,采用NSGA-Ⅲ算法求解模型,有效解决各目标间的非支配关系,并得到养护方案的Pareto解集;在多属性决策中引入广义马氏距离与组合赋权方法,对Pareto解集进行排序决策,并以承德市某公路为例进行实例演示;划分3种不同的权重等级和六种权重策略,分析对不同目标赋予不同权重等级时对最优养护方案的影响。研究结果表明:NSGA-Ⅲ算法可以快速、高效地捕捉多目标解集,当对不同目标赋予相同的权重等级时,相比于只考虑单目标与双目标的养护方案,其最优解在碳排放量上分别降低24.45%、28.41%;寿命周期成本分别降低14.43%、17.95%;PCI值分别降低1.07%、3.68%。该方法相比于传统的决策方法可以更准确、更迅速地得到可持续性的养...     

降雨对公路边坡稳定性影响的有限元分析

从作用机理来看,基于降雨引发的边坡失稳灾害是一个相当复杂的过程,特别是严重影响边坡稳定性的两大因素。降雨强度与降雨历时,针对江苏盐通高速公路的黏土边坡的工程特性和降雨特点提出了四种不同的计算方案。基于有限元方法对四大方案的抗滑系数进行计算,并进行了分析评价,认为连续阴雨天(其特点为降雨强度小、但降雨时间长)相对于暴雨(其特点为降雨强度大、降雨时间短)对黏土边坡稳定性的影响更大,更具有危害性,容易形成灾害。研究能够为今后的黏土边坡的滑坡、塌方以及高速公路边坡稳定性计算具有一定的指导意义。     

影响多年冻土上限下降的因素及防护措施

通过青藏高原多年冻土地区气温、植被及人为活动等因素对多年冻土上限影响的分析,提出了青藏公路路基稳定性的防护措施.     

基于道路繁忙程度下的城市交通路径选择算法

针对城市公交自助查询问题,提出了一种基于交通繁忙程度下的公交选择算法。首先构建基于繁忙程度权重的公交网络权值矩阵。然后针对四种不同的公交地铁混合线路对权值矩阵进行修正。最后在此基础上建立三种实用的双目标动态模型:最少换乘下的最短时间、一定换乘忍耐下的最短时间、一定换乘忍耐下的最少花费。实验表明,该模型是解决基于整个交通网络系统不同交通繁忙程度下,用户出行选择的个体最优选择的有效途径。