期刊简介
期刊名称： 公路工程
创办日期： CreateDate
主管部门： masterDepart
主办单位： masterUnit
刊期： 双月
电话： 0731-85221546
Email： glgczz@163.com
国内统一刊号(CN)： 43-1481/U
国际标准刊号(ISSN)：1674-0610
复合地层下盾构掘进参数智能预测研究
孙银娟;吴宁;张羽昊;刘文源;童立元;总推力和刀盘扭矩是描述土压平衡盾构机运行状态的关键参数。传统的总推力和刀盘扭矩计算方法主要基于经验公式，但由于无法实时反映地层的动态变化，特别是在复合地层条件下，往往会产生较大的预测误差。为解决这一问题，基于现场实时监测数据，采用随机森林、支持向量机、极限梯度提升和反向传播神经网络4种机器学习方法，以及合成比例参数法和独热编码法2种复合地层表示策略，对盾构总推力和刀盘扭矩进行预测。通过网格搜索优化模型超参数，并对比不同机器学习方法与地层表示策略组合的预测效果。结果表明，合成比例参数法与XGBoost组合的预测效果最优。在测试集上，总推力预测的R2、RMSE和MAE分别为0.997、132.3 kN和55.1 kN;刀盘扭矩预测的R2、RMSE和MAE分别为0.963、198.1 kN·m和85.5 kN·m。研究结果可为复合地层条件下盾构施工参数的预测与调控提供技术支持。
软土区邻近既有线框架桥顶推新技术原理及应用
徐俏东;冯伟;杨奇;韩学良;王晓雅;预制框架桥横向顶推易引起紧邻既有高速铁路结构物和构筑物变形，严重者甚至影响列车的运行安全，而现有软土地区紧邻既有线的框架桥非下穿顶推技术无成功技术参考。为此，以金甬铁路横向顶推框架桥工程为背景，针对紧邻变形控制严格的高铁线路、深厚软土地基和大吨位顶推的特征，提出了4种框架桥横向顶推技术方案，详细阐述了各技术方案的基本原理、系统组成、技术特点和实施步骤，并从安全可靠、技术可行、经济环保和适用范围等方面进行了深入、系统的比选，创新性地提出了装配自锚固式顶推框架桥技术，并研发了模块化可拆卸钢制反力装置。建立了考虑混凝土塑性损伤的承台-锚柱三维数值仿真模型，定量分析了不同顶推荷载和锚柱数量下承台内力和变形，提出了不同框架桥所需的锚柱数量和相应分级处治措施。基于现场试验提出了装配自锚固式顶推框架桥技术的现场实施细则和步骤，现场监测结果表明该顶推技术导致承台和紧邻既有铁路线水平位移和沉降小，未超过控制值。这说明装配自锚固式顶推框架桥技术方案安全、高效、经济、环保。研究成果可为同类型的工程提供直接参考，具有重要的工程应用价值和广泛的推广前景。
在役大跨悬索桥主缆主动防腐技术研究与应用
罗吉庆;张鑫敏;田奎;刘庆洪;张宗星;主缆是悬索桥主要承重构件且不可更换，是桥梁的“生命索”。为了提高主缆防腐性能，以一座服役超过20 a的大跨悬索桥为例，采用通风试验、数值模拟、现场实施和运营数据分析等方法，研究了主缆除湿系统的设计参数与技术标准。结果表明：送气长度≤111 m时可以满足除湿要求。最佳的送风方式为一送四排，送回风系统能耗仅为额定功率的57.5%,可以有效节约能源。进气口压力≤3.0 kPa时，主缆涂层未发生渗漏，满足密闭要求。除湿系统投入运行2个月后，主缆排气相对湿度连续72 h以上保持在45%以下，进入稳定运行期。设计的主缆除湿系统可以有效提高在役大跨悬索桥主缆防腐性能并延长服役寿命。
超大跨度钢桁架拱桥设计与力学性能分析
陈奉民;刘庆丰;陈新;岳伟勤;何晓勇;为探索超大跨度钢桁架拱桥的力学性能，以主跨580 m的重庆凤来特大桥主桥为研究对象，阐述了超大跨度钢桁架拱桥的设计要点，基于Midas Civil进行受力分析，并对拱座基坑边坡进行模拟计算。研究表明：超大跨度钢桁架拱桥避免复杂高耸塔墩的设计施工、材料强度利用充分、造价较低、耐久性能好、山区适用性好。桥梁前三阶模态以扭转变形为主，设计时应重点控制结构横向稳定；活载挠跨比为1/4 874<1/500,整体刚度满足规范要求；桥梁的最小临界荷载系数为25.58,结构整体稳定性较好，钢构件的疲劳验算均满足规范要求；地震作用下结构处于弹性状态；边坡开挖后采取锚喷坡面防护有助于边坡的整体稳定性，基坑边坡采取桩基处治有助于减小基底的最大主应力和限制向山侧的变形破坏。本研究将为今后山区超大跨度钢桁架拱桥的设计和力学分析提供参考。
山区峡谷地形大风天气风场特性实测研究
吴朝明;张君瑞;王淞钰;陈南西;马如进;欧阳松;为研究山区峡谷复杂地形在大风天气时的风场特性，采用Wind3D 6000三维扫描型测风激光雷达对花江峡谷大桥桥址处风场特性进行实测，分析了桥位处大风天气下平均风速的时空分布特点，以及大风时段下风向与平均风速之间的关系，讨论了湍流强度随高度和平均风速的变化规律，并将实测脉动风功率谱与von Kármán经验谱及规范建议功率谱进行比较。研究结果表明：来流风向多分布在与桥梁轴线近似垂直的方向，且T1时段大风时来流集中分布在东南以及东北方向，T2时段大风时来流较为集中分布在东南方向；T1与T2时段全风速区间下测得风剖面指数接近规范中D类地貌建议值，而高风速区段平均风剖面不再符合指数律，且不同风向下的风剖面形式存在差异；实测纵向湍流强度普遍大于中国规范D类地貌建议值，且纵向与横向湍流强度比值小于规范建议值，出现横向湍流强度大于纵向湍流强度的情况；湍流强度随平均风速的增大而减小，且分布特征与平均风速具有相关性，不同风向区间的湍流强度之间存在差异；von Kármán谱在山区峡谷地貌强风条件下仍具有适用性，但规范建议功率谱与实测谱之间存在较大差异。
考虑三维线形特征的山区高速公路伤亡事故致因分析
刘韶新;聂力;曾强;王晓飞;高鹏飞;山区高速公路受纵坡起伏大、平纵组合复杂、曲率变化频繁和视距受限等因素影响，事故发生后更易造成严重伤亡；传统二维线形指标难以充分表征道路空间几何复杂性及其与车辆、环境、事故形态等因素的耦合作用，制约了山区高速公路伤亡事故关键致因因素识别和精细化安全管控。为识别山区高速公路伤亡事故的关键致因因素，本文构建了融合数据增强、机器学习分类、贝叶斯优化和SHAP解释的集成化分析框架。其中，数据增强方法用于缓解伤亡事故样本占比较低带来的类别不平衡问题，机器学习模型用于刻画多源因素与事故伤亡后果之间的非线性关系，贝叶斯优化用于对不同模型组合的关键超参数进行自动寻优，以提高模型比较的公平性和判别性能；在此基础上，采用SHAP方法对最优模型进行可解释分析，从全局重要性、作用方向和局部样本贡献等层面揭示关键致因因素的影响机制。基于汕梅高速公路2021—2023年490起交通事故数据，本文将事故后果划分为无伤亡事故和伤亡事故两类，并构建涵盖道路三维线形、车辆属性、事故形态、气象条件和时间特征的多源变量体系。结果表明，经贝叶斯优化后的Borderline-SMOTE-CatBoost组合取得最优综合识别效果，其准确率、精确率、召回率、F1分数和AUC分别为0.8673、0.6364、0.7368、0.6829和0.7262。SHAP解释结果表明，事故形态、车辆类型、气象条件和三维线形特征是山区高速公路伤亡事故判别的重要信息来源，其中三维曲率和三维挠率能够有效补充传统二维线形指标对道路空间风险的表征。研究结果可为山区高速公路重点风险路段识别、线形设计优化、差异化交通管控和应急资源配置提供实证依据。
基于分形维数相似准则的粗粒土缩尺级配抗剪强度试验研究
胡尚;刘正楠;王祺顺;岳志平;潘世强;大型直剪试验获取粗粒土抗剪强度参数成本高、制样难度大，缩尺级配法是工程中常用的间接测试手段，但现有方法在大缩放比条件下易引起强度参数估测偏差。为此，本文提出一种基于分形维数相似准则的粗粒土缩尺级配方法，以湖南两处高速公路弃土场粗粒土为对象，控制缩尺前后级配分形维数基本一致，制备不同缩放比重制试样，并开展室内直剪试验，分析缩尺后抗剪强度参数的变化规律。在此基础上，讨论缩尺估测误差的形成机理，并建立黏聚力校正系数与最大粒径缩放比之间的经验关系。结果表明：基于分形维数相似准则的缩尺级配方法能够较好保持颗粒骨架结构，缩尺重制土内摩擦角与原始级配土接近，估测误差基本控制在5%以内；黏聚力受细粒含量相对增加等因素影响偏差较大，但通过校正系数可将误差降低至约10%；与常用平行级配法相比，本文方法在内摩擦角和黏聚力的估测精度方面均有明显改善，且对较大缩放比具有更好的适应性。研究结果可为粗粒土及工程弃渣抗剪强度参数的经济测试与工程应用提供参考。
循环温度荷载作用下能量桩的长期响应分析
杨迪;江杰;剧梦豪;陈秋怡;罗迁;唐迎春;能量桩在运行过程中会产生塑性累积变形，但长期循环温度荷载对其荷载传递特性的影响机制尚不完善。为研究热—力耦合作用下能量桩的长期响应，本文基于荷载传递法和能量平衡原理，采用双曲线模型作为桩—土荷载传递骨干曲线，结合Masing法则构建土体加卸载函数，通过引入土体刚度折减系数，表征温度循环加载下的塑性累积效应。通过与现有文献进行对比，验证了该理论模型的合理性。研究结果表明：桩顶自由或约束边界条件会影响桩身轴力的分布特性；当上部结构荷载较低时，温度循环进程的推进会导致桩身竖向应力逐步减小，温度效应作用增强，而在上部结构荷载较高时，桩体逐渐处于受压状态，上部结构荷载开始起主导作用；随着温度循环次数的增加，上部结构荷载逐渐增大，此时稳定沉降量所需的循环次数增加，且桩顶沉降量逐渐增大，最大可达31.1 mm。
碱激发偏高岭土-矿渣固化原状磷石膏的性能研究
李成涛;王星儒;宋卫民;磷石膏露天堆存带来严峻环境风险，其在道路工程中的资源化利用亟待突破，然而原状磷石膏(未经煅烧或深度预处理)晶体结构松散、力学强度低且可溶性杂质会抑制胶凝材料水化，直接应用面临技术瓶颈。本研究创新性地提出采用碱激发偏高岭土-矿渣复合胶凝体系直接稳定原状磷石膏，旨在开发一种低碳、早强的磷石膏基道路基层材料，为工业固废的原位高值化利用提供新途径。试验固定磷石膏质量分数为50%，系统调节偏高岭土与矿渣比例(6:4至3:7)，探讨了养护条件及材料组分对混合料性能的影响，结果表明：干燥养护较标准养护能大幅提升各龄期强度，但水稳系数有所降低，体现了干燥养护对强度与水稳性的双重影响——低湿度促进C-(A)-S-H凝胶与钙矾石生成以提高强度，却同时因膨胀产物微裂缝及表面Na2SO4析出而削弱耐水性；在标准养护下，当偏高岭土/矿渣比由6:4降至3:7时，7d和28d无侧限抗压强度分别提高12%和6%，干燥养护下相应增幅达12%和11%，且各组7d强度均满足JTG/T F20-2015对高速公路底基层的强度要求。SEM/EDS分析证实，较高矿渣含量提供了更多Ca2⁺及活性硅铝酸盐，促进了C-(A)-S-H凝胶与钙矾石协同生成，形成致密三维网络结构以有效包裹磷石膏颗粒，而干燥收缩试验表明矿渣含量增加会加剧收缩，归因于致密微观结构中毛细管压力的增大。综上，碱激发偏高岭土-矿渣复合体系可实现原状磷石膏的直接高效稳定，兼顾力学性能与固废消纳率，为道路工程低碳材料研发提供了理论依据与技术支撑。
冻融循环作用下隔断措施对土体水盐迁移影响的模型试验研究
陈恒;张银涛;孙钰丰;王璞;王军;翁效林;陈冬梅;为揭示冻融循环条件下隔断结构对盐渍土中水盐迁移过程及变形响应的影响，以碳酸盐渍土为研究对象，采用室内模型试验方法，设置无隔断结构、碎石+两布一膜复合隔断结构以及碎石土换填+复合隔断结构三种工况，监测不同深度处的温度、含水率、电导率及顶面位移变化。相较于已有单一冻融水盐迁移或单一隔断层研究，本文引入底部高含水率、高含盐量土层模拟地下水盐补给边界，并开展两类隔断方案的对比优选。结果表明：土体温度沿深度呈近似正弦变化，随深度增加波动幅度减小、相位滞后增强；复合隔断结构可破坏连续水盐迁移通道，削弱盐分向上迁移及表层富集过程；碎石土换填条件下，路基结构内部水盐活动范围扩大，但在隔断结构作用下其向上贯通迁移受到控制，冻胀变形幅值相对较小。进一步分析表明，温度梯度驱动未冻结水向冻结锋面迁移，水分迁移与盐分重分布共同控制冻胀响应；工况2具有更好的阻盐稳定性，工况3在抑制冻胀与残余变形方面更优。研究结果可为季冻区盐渍土冻融作用下水盐迁移机制认识及隔断结构选型提供试验依据。
计算箱形梁桥剪力滞效应的比拟杆法
程翔云,汤康恩本文应用航空结构力学中的加劲板理论来分析箱形梁桥的剪力滞效应问题,并对文献[4]中若干公式作了改进,使之更带有一般性,适用于常用带双悬臂翼缘箱截面梁的分析。在求解高阶微分方程组时,采用了样条(Spline)函数逼近法,并把计算结果与用有限条法及变分法的分析结果进行了比照,均符合较好。
由沉降量控制桩竖向极限承载力的分析
房卫民,赵明华,苏检来通过对基桩承载机理的理论分析及部分工程实测Ｐ－Ｓ曲线的分析，提出三折线桩侧阻荷载传递函数模型，在此基础上，导得了基桩受力过程中荷载－沉降曲线的理论解。提出了由沉降量确定基桩竖向极限承载力的计算公式。工程实测结果表明，本方法具有较好的实用性
既有桥梁可靠性的综合评估方法
禹智涛,韩大建对既有桥梁可靠性进行全面合理的评估 ,可以为桥梁的管理和维修加固决策提供科学的依据。研究了既有桥梁可靠性的多级模糊综合评判方法 ,建立了综合评判的基本框架 ,并提出了对评判中的有关参数进行修正的方法。利用本文的方法对一座既有钢筋混凝土桥梁的可靠性进行了综合评估
考虑土拱效应的抗滑桩合理桩间距分析
赵明华;陈炳初;刘建华;桩间距是抗滑桩设计的一个重要指标,现行的工程设计计算中尚未考虑土拱效应的影响。在分析了土拱效应形成机理的基础上,引入了拱轴线成抛物线的假定,依据抗滑桩被动受力的特点,假设拱轴线起点切线的倾角β=π/4+/2,综合考虑土拱静力平衡条件和强度条件,建立出合理的桩间距计算方法,得出了一个符合工程实际的半经验公式,使设计计算更为合理。
高速公路饱和路段动态应急车道开放决策模型研究
杨阳;刘强;石英杰;随着全国经济水平的提升，高速公路交通通行流量不断增加，节假日高峰期间，交通大流量已呈现常态化，由于流量增加导致的高速公路拥堵现象也日益频繁。动态应急车道借用(Hard Shoulder Running)已成为国内外缓解具备饱和流量瓶颈服务水平骤降的重要途径，目前国际上对该技术主要是静态分时段、分车型来完成的，并非为最佳控制箱。因此从沪宁高速大流量路段现状交通流运行的时空特征出发，首先对交通拥挤状态进行分级并以此提出了动态应急车道开放决策模型；构建交通流中断概率模型，利用历史数据分析法对沪宁高速大流量路段一整年车流运行数据进行统计分析，并以此确定动态应急车道开放决策阈值，包括速度与交通流量阈值；最后通过沪宁高速智慧管控系统平台的应用验证了决策模型的有效性。
高速公路收费站通行能力分析
廖固;高等级公路收费站的通行能力直接影响着路段通行能力,从而在总体上制约着公路的交通运行状况。因此提高高等级公路收费站的通行能力和服务水平,是改善高等级公路通行能力及服务水平的有效方法。本文根据高等级公路收费站交通流特性的分析,建立了收费站的排队模型,计算出了同一条车道在不同比例下的ETC车辆条件下和多车道情况下不同条数ETC车道的收费站的通行能力。
再生混凝土研究现状及研究建议
朱红兵;赵耀;雷学文;阳桥;再生混凝土是利用废弃混凝土加工成的再生骨料配制成的混凝土,它可以实现废弃混凝土的资源化和减量化的处理原则,能起到保护环境和节约资源的作用,该技术的推广应用具有明显的社会效益。通过研读一定量的国内外文献,对近年来再生骨料混凝土技术的研究进展进行对比分析。主要包括再生骨料的生产工艺、使用性能、配合比、变形性能、耐久性、早期强度、结构性能等。研究表明,再生混凝土能够从技术上根本解决废弃混凝土的出路,再生混凝土与普通混凝土存在的差异需要进行深入研究。针对再生混凝土技术问题,分析提出再生混凝土进一步研究所面临的问题。
高速公路收费广场收费车道配置研究
吴春雷;常玉林;为建设合理规模的高速公路收费车道提供科学的理论依据,运用流体力学模拟理论和排队论建立了车辆通过收费广场的延误时间模型。以车辆通过收费广场的总延误时间作为目标函数,总延误时间最小即收费车道个数最优。在进入过渡段和离开过渡段将车流比拟为流体,通过交通流量、交通流速、交通流密度三者间关系宏观描述车流聚集和消散的过程。对应于第2阶段,依据排队论的基本原理,建立关于收费车道个数的模型。然后建立总延误时间关于收费车道个数n的函数,通过表格和图形直观地得到最优的收费车道设置个数。流体力学理论建立的延误时间模型为收费广场收费车道配置提供了计算依据。
基于ABAQUS的修正Burgers蠕变模型二次开发
付凯敏;黄晓明;通过蠕变有限元理论及实现方法研究,借助ABAQUS提供的用户材料子程序UMAT,二次开发出修正Burgers蠕变模型子程序。之后对单轴蠕变试验进行数值模拟,对比分析了ABAQUS自带时间硬化蠕变模型和自编修正Burgers蠕变模型的优劣。研究证明本次编写的修正burgers蠕变UMAT子程序能够正确区分沥青混合料的粘弹性变形,弥补了ABAQUS自带蠕变模型的不足。
