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
阴离子乳化沥青成型与稳定机制的粗粒化分子动力学研究
游凌云;王振博;谢慧军;李雄杰;采用粗粒化分子动力学(CGMD)模拟方法，系统地研究了阴离子乳化剂对乳化沥青形成与稳定性的影响，旨在为乳化沥青材料的优化设计提供理论依据。首先，基于Martini力场构建了水分子和阴离子乳化剂的粗粒化模型，验证了所用力场在描述该类体系中的可靠性与适用性。在此基础上，构建了乳液/沥青/乳液两相三层界面模型，以更真实地模拟乳化沥青的形成与稳定过程。研究发现，剪切速率和乳化温度对乳化沥青的形成具有显著影响。通过模拟不同剪切速率下的乳化过程，确定了0.000 5 ps-1为最佳剪切速率，此时乳化沥青的界面张力达到最小值，有利于形成稳定的乳化沥青。在乳化温度方面，研究发现85～90℃(对应沥青加热温度为150℃)为理想范围，该温度下沥青与水的界面张力最小，乳化沥青的形成最为稳定。在乳化剂种类对稳定性的影响研究中，研究选取了4种常见的阴离子乳化剂，从界面张力、界面生成能、组分浓度分布与界面厚度及扩散系数4个方面综合评估其对乳化沥青稳定性的作用。结果表明，十二烷基磺酸钠(SDSN)乳化剂在降低界面张力、减少界面生成能、增加界面厚度和提高扩散系数方面表现最为出色，能显著提升乳化沥青的稳定性。
蓄盐木质素纤维沥青混合料除冰性能和微观结构研究
宋卫民;范钰鑫;吴昊;周应华;评价了掺入蓄盐木质素纤维的沥青混合料的盐分释放能力，探究了蓄盐木质纤维与商品抗凝冰材料(SG)的除冰能力，并对比了不同冻融次数下蓄盐木质素纤维沥青胶浆微观结构的变化。通过电导率试验、融冰率试验、多次冻结试验及SEM电镜扫描进行分析，结果表明：蓄盐木质素纤维的溶液电导率随时间呈现“慢-快-慢”这3个阶段的变化情况。对于同一抗凝冰材料，蓄盐沥青混合料的融冰率随掺量的增多而增大。相比于50%替换量，100%替换的蓄盐纤维沥青混合料的融冰率增长了89.7%,而100%替换的SG沥青混合料的融冰率增长了111.3%。在多次冻结试验中，蓄盐沥青混合料的单次电导率值随冻结次数的增加而逐渐下降。当多次冻结试验的冻结次数进行到第6次时，相比于50%替换，100%替换的蓄盐纤维及SG沥青混合料的累计电导率分别增长了88.9%、94.1%。蓄盐木质素纤维沥青胶浆在冻融作用后，胶浆表面会形成凹坑、孔洞及残留盐分聚集。随着冻融次数的增加，胶浆表面微观的凹坑和孔洞会转化成宏观的坑洞和褶皱，这表明蓄盐沥青胶浆受到水损作用的影响相比于普通沥青胶浆大。
降雨对湿陷性黄土邻坡风电塔基桩-坡体系影响研究
柴少波;范康凯;赵琅;于正平;高志华;针对降雨对湿陷性黄土邻坡风电塔基桩-坡体系影响问题，运用ABAQUS有限元软件，建立邻坡风电塔基桩-坡体系数值模型，系统分析了不同降雨强度下桩基摩阻力与沉降的变化规律；针对最不利的暴雨工况，深入分析了边坡的孔隙水压力、饱和度、等效应力和变形的变化规律，并基于最大信息系数(MIC)方法，定量评估了边坡力学与变形特征对桩基沉降的影响。结果表明：降雨强度增大，桩基负摩阻力随之增大，正摩阻力则相应减小，桩基最大沉降量随降雨强度增大呈递增趋势，暴雨工况下的桩1最大沉降量达到了1.358 mm;降雨入渗导致边坡孔隙水压力、饱和度、等效应力、沉降、水平位移及桩基沉降均增大，降雨停止后呈现不同程度回弹。坡高越大，孔隙水压力、沉降和水平位移增幅越大，但饱和度增幅越小；MIC相关性分析显示，暴雨工况下桩基沉降受边坡多种因素的综合影响。其中，坡脚孔隙水压力MIC值达到了最大0.828,表明其对桩基沉降的影响最为关键。研究结果为湿陷性黄土地区风电塔机基础设计与施工提供理论依据，以保障风电塔机在复杂地质环境下的安全稳定运行。
大件运输车辆自偏心对独柱墩曲线桥梁倾覆性能影响分析
周广进;苏巨峰;王鹏琪;张亚军;程高;大件运输车辆通过曲线梁桥时，挂车会随着牵引车的转动而发生偏移，各车轴不会持续在同一曲线上行驶，从而产生车辆自偏心。若不考虑自偏心，简单将大件运输车行驶中心线放置于最不利偏载位置，进行大件运输车辆作用下桥梁抗倾覆性能计算分析，车辆自偏心将导致实际情况与理论假定有较大偏差。分析了大件运输车辆的理论行驶轨迹，推导出大件运输车辆自偏心距离的计算公式，并采用AutoTURN软件对车辆在道路中心线行驶路径进行模拟分析，得到了大件运输车辆实际的偏载位置。以车辆行驶位置、桥梁曲率半径和车辆总轴长为变化参数，对比分析了是否考虑自偏心对桥梁抗倾覆性能的影响。结果表明：自偏心对桥梁抗倾覆性能有显著影响；一般情况支座反力变化27%,桥梁抗倾覆稳定系数变化20%,进行独柱墩曲线梁桥抗倾覆性能分析时，不考虑车辆自偏心距离所得结果相对保守。
岩沥青改性沥青的研究进展
高英力;赵福意;廖美捷;朱俊材;李威;天然岩沥青是生物残骸与岩石经过亿万年沉积和演变形成的沥青类物质，因其与基质沥青具有良好的相容性，以及储量丰富、易于处理、改性高效等优点，常作为沥青改性剂应用于道路工程中。研究系统地探讨了天然岩沥青在沥青改性中的应用，分析了不同岩沥青改性沥青的制备工艺、改性效果及其改性机理。对比了在最佳掺量下不同类型的岩沥青改性沥青对基质沥青高温稳定性的改善效果，以及对基质沥青低温抗裂性的劣化影响。总结了影响岩沥青改性沥青储存稳定性的几种因素，深入分析了岩沥青改性沥青的改性机理，通过谱学分析法和微观形貌分析法等方法探明了岩沥青对基质沥青的改性类型。最后，综述了岩沥青与不同改性剂的复合改性效果，并提出了提升岩沥青改性沥青综合性能的改性方法，为岩沥青改性沥青在实际工程中的应用提供了理论支撑。同时，对岩沥青改性沥青未来的发展趋势进行了预测和展望。
高性能乳化沥青冷再生混合料制备及其适用性
张争奇;卢小美;张璟业;石杰荣;为将冷再生沥青混合料用于沥青路面的中、下面层，提高其应用价值，研究冷再生混合料性能提升技术措施，并分析其用于路面结构较高层位的适用性。以水性环氧树脂（WER）和SBR胶乳为改性材料制备高性能冷再生沥青混合料，通过成膜试验和相容性试验优选出与乳化沥青相容性较好的水性环氧树脂和SBR胶乳改性剂，在此基础上探究不同复合掺量条件下改性乳化沥青的性能变化规律，并通过室内试验研究了不同乳化沥青用量和纤维掺量对其力学性能、水稳定性、高低温性能及疲劳性能的影响规律。此外，利用Abaqus软件建立不同冷再生层厚度和模量的沥青路面结构计算模型，对各设计指标验算，并推荐了其应用层位的合理厚度范围。研究结果表明：WER-SBR复合改性乳化沥青的最佳掺量为15%WER+4%SBR，WER和SBR复配可有效改善乳化沥青的拉伸强度、高低温抗变形能力及黏附性能；在4.0%至4.5%范围内，增加乳化沥青用量可显著提高冷再生混合料的劈裂强度、水稳定性和高低温抗变形能力，并在用量为4.5%时达到峰值，超过4.5%时，上述性能开始呈现下降趋势；而掺加适量玄武岩纤维和木质素纤维可进一步提升冷再生混合料的上述性能，且在其疲劳性能方面也有显著的改善效果，最优掺量为0.4%；除部分低模量低厚度的冷再生路面结构外，其余路面结构的设计指标验算结果均满足规范要求，同时建议冷再生层厚度不应小于10 cm，验证了冷再生混合料应用于下面层的可行性。
基于人工神经网络的路基压实过程回弹模量实时检测研究
杨建斌;杨飞;户磊;雷荣华;刘刚;路基回弹模量对公路使用寿命有重要影响，为了在智能压实过程中对路基回弹模量进行实时检测，本文提出了一种基于人工神经网络(ANN)的智能压实辅助(ICA)方法，该方法将压路机的振动压实轮与其下方路基视为一个耦合系统，先通过大量试验获取已知回弹模量路基对应的压实轮振动特性，提取频谱数据，并利用这些数据训练基于人工神经网络(ANN)的预估模型，在后续压实过程中，利用训练完毕的模型实时检测下方路基的回弹模量，及时辨识欠压区，并通过现场FWD试验和室内三轴试验对该模型的可靠性进行了验证。结果表明：ICA获取的回弹模量MICA可与FWD测试模量MFWD、经验公式模量Mr直接比较，MICA与MFWD之间具有较好的相关性(R2=0.92)，MICA与Mr的相关性偏低，但仍处在可以接受的范围；ICA可为路基压实效果提供全面的概览，在压实过程中快速识别未充分压实区域并指导补压，补压后模量值和均匀性均得到了改善，从而延长了公路的使用寿命。
高速公路施工现场AI视频监控系统技术及应用
粟双全;杨飞;杨瑞松;郭伟奇;王祺顺;曾威;周轮;针对高速公路施工现场传统安全监控系统智能化不足、监控效率低的问题，基于AI视频监控技术，结合衡永高速建设项目，设计并部署了一套支持远程管理的智能监控系统。该系统通过移动APP、云平台及微信小程序实现实时视频查看、进度浓缩分析等功能，并利用智能视频分析技术对工人安全装备佩戴情况及风险行为进行实时预警。同时，高速公路隧道施工场景中传统算法无法适应低光环境与小物体检测，导致AI视频监控系统无法在隧道内正常部署，本文对此提出了改进YOLOX算法，通过CLAHE算法进行数据增强，并引入ConvNeXt网络结构与四检测头设计，提升对小尺度目标的检测能力。实验表明，改进后的模型在隧道低光环境下平均精度（mAP）达到86.09%，较原模型提升6.66%，显著提高了安全监控的准确性与适应性，为高速公路隧道施工场景的AI视频监控提供了技术支撑。
偏载下Y形墩试验及优化配筋设计
张英海;夏浩;林光毅;彭卫兵;大悬臂盖梁能够实现桥面多车道通行，同时，为避免上部结构在车辆偏载条件下发生倾覆，Y型墩体系已在实际桥梁工程中被广泛应用。与整体墩高相比，Y型墩分叉部分高度较小，通常柱净高和柱截面高度比小于4.0，属于短柱设计范畴。同时，该分叉部分与下部墩体存在一定弯折角度，在偏载加载工况下，分叉部分在轴向力、弯矩和剪力的复杂受力情况下发生破坏。本研究制作1个比尺为1/5的Y型墩模型，同时对支座位置进行简化合并，在试验室中进行偏载加载。结果表明，分叉部分与下部墩体连接处为模型的薄弱段，偏载荷载—竖向位移的曲线没有明显的刚度退化和强度下降段。此外，Y型墩初始斜裂缝出现在分叉部分与下部墩体连接处，并在后续加载中，左、右分叉联合处斜裂缝向下发展。随后，本研究使用ABAQUS对缩尺模型进行数值模拟，通过与试验结果中偏载承载力和钢筋应变对比，证明该模型合理可靠，同时，通过对数值模型中损伤因子的分析，证明Y型墩体混凝土在分叉联合部分损伤严重。为进一步提高Y型墩在车辆偏载下的耐久性，提高Y型墩体混凝土在分叉联合部分的抗开裂承载力，基于试验中缩尺模型的裂纹发展规律，提出提高箍筋配筋率和伸长斜向纵筋的改进措施，并再次进行分析，结果表明，修改配筋后的模型在偏载作用下承载力提高约10%，Y型墩中分叉联合处混凝土的受拉开裂情况得到有效控制。
复杂岩质地基条件下超大跨径拱桥拱座基础变形特性分析
李世文;邵羽;李弈杉;黄震;随着交通基础设施建设的不断发展，超大跨径拱桥在复杂地质条件下的建设面临诸多挑战。在岩质地基复杂且存在诸多不利因素的情况下，拱座基础的适应性及变形特性成为安全控制的关键。针对此背景，采用数值模拟方法，并结合地质调查数据与现场监测数据，研究边坡开挖及桩基施工降水等因素对超大跨径拱桥基础变形的影响。研究结果表明，在深厚富水软岩地层中，沉井基础通过刚性结构与空间协同变形机制在降水－回渗循环中维持较低的差异沉降率，但其时空响应呈现非对称特征，回渗阶段有效应力的恢复引起60%～70%沉降回弹；边坡分阶段开挖卸荷触发三维位移场重构，X-Z平面主导的差异位移量大于Y轴方向位移，结构物弯矩则集中分布于下游侧抗滑桩中部，表明荷载传递路径存在明显的空间分异特性。研究揭示了边坡开挖影响下，拱座基础变形的非对称演化模式，可为类似复杂地质区超大跨径拱桥基础的变形控制提供参考。
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。
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。
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。
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。
