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氯盐环境下预损伤UHPC-HPC组合梁抗弯性能

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交通运输工程学报 2024年第1期24卷 117-130页

作者：梅葵花亢文波刘洋卢德利孙胜江韩方玉武彦池长安大学公路学院陕西西安710064 江苏苏博特新材料股份有限公司江苏南京211103 得克萨斯理工大学土木、环境和建筑工程系得克萨斯拉伯克79409

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性,设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构,开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验,研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理,分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其... 详细信息

为了提高普通钢筋混凝土梁的耐久性,设计了一种超高性能混凝土(UHPC)-高性能混凝土(HPC)组合梁新型结构,开展了锈蚀后UHPC-HPC组合梁的抗弯性能试验,研究了氯盐侵蚀后组合梁抗弯承载力降低的机理,分析了腐蚀程度、截面形式与预损伤对其抗弯性能的影响;引入钢筋屈服强度折减系数、截面积折减系数与混凝土预损伤系数,提出了锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力计算方法,并验证了计算方法的可行性。分析结果表明:锈蚀后梁体抗弯承载力降低主要原因为钢筋抗拉强度下降,梁体刚度退化与韧性减弱,钢纤维阻裂效果削弱;锈蚀后UHPC-HPC组合梁的破坏表现为跨中附近出现1条主裂缝或加载点附近出现2条主裂缝;UHPC-HPC组合梁的受力过程分为线弹性、裂缝发展和屈服3个阶段,梁体截面混凝土应变基本符合平截面假定;侵蚀时间越长,组合梁的开裂荷载和承载力降低越大,通电快速侵蚀10 d时,降幅分别达16.2%和10.9%;锈蚀后T形梁比矩形梁开裂早,前者的开裂荷载比后者降低8.1%,后期刚度下降较快;预损伤显著影响梁的整体刚度,预加载后梁的整体刚度降低,混凝土损伤后的预损伤系数为0.984;锈蚀率越大,钢筋的屈服强度与截面积折减系数越小,变化趋势符合二次抛物线;锈蚀后UHPC-HPC组合梁抗弯承载力的计算值与实测值吻合良好,两者之比的平均值为0.998,标准差为0.020。

关键词：桥梁工程 UHPC-HPC组合梁抗弯性能抗弯试验氯盐侵蚀预损伤系数折减系数

基于多智能体深度强化学习的高速公路可变限速协同控制方法

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 1089-1098页

作者：余荣杰徐灵章锐辞同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 浙江杭绍甬高速公路有限公司浙江杭州310000

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求,针对高维参数空间高效训练寻优难题,提出了应用多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度(DDPG)算法,MADDPG将... 详细信息

面向高速公路多路段可变限速协同控制需求,针对高维参数空间高效训练寻优难题,提出了应用多智能体深度确定性策略梯度(MADDPG)算法的高速公路可变限速协同控制方法。区别于既有研究的单个智能体深度确定性策略梯度(DDPG)算法,MADDPG将每个管控单元抽象为具备Actor-Critic强化学习架构的智能体,在算法训练过程中共享各智能体的状态、动作信息,使得各智能体具备推测其余智能体控制策略的能力,进而实现多路段协同控制。基于开源仿真软件SUMO,在高速公路典型拥堵场景对提出的控制方法开展管控效果验证。实验结果表明,提出的MADDPG算法降低了拥堵持续时间和路段运行速度标准差,分别减少69.23%、47.96%,可显著提高交通效率与安全。对比单智能体DDPG算法,MADDPG可节约50%的训练时间并提高7.44%的累计回报值,多智能体算法可提升协同控制策略的优化效率。进一步,为验证智能体间共享信息的必要性,将MADDPG与独立多智能体DDPG(IDDPG)算法进行对比:相较于IDDPG,MADDPG可使拥堵持续时间、速度标准差均值的改善提升11.65%、19.00%。

关键词：交通工程可变限速协同控制多智能体深度强化学习交通拥堵高速公路交通效率交通安全

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组合梁桥负弯矩区后张预制板抗裂技术研究

公路交通科技 2024年第2期41卷 116-125页

作者：方志杨寿浙坤林星昀彭卫兵杭州市交通规划设计研究院有限公司浙江杭州310012 浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310014

对于跨径小于50 m的桥梁,使用强配筋能很好地满足抗裂性能要求,但对于更大跨径的组合梁桥负弯矩抗裂,单独采用强配筋的方式已不能很好地满足桥梁抗裂需求。为了提高50~80 m连续组合梁桥负弯矩区桥面板抗裂性能,实现负弯矩区桥面板装配建... 详细信息

对于跨径小于50 m的桥梁,使用强配筋能很好地满足抗裂性能要求,但对于更大跨径的组合梁桥负弯矩抗裂,单独采用强配筋的方式已不能很好地满足桥梁抗裂需求。为了提高50~80 m连续组合梁桥负弯矩区桥面板抗裂性能,实现负弯矩区桥面板装配建造,提出一种适用不同抗裂能力的模数式预应力预制板。首先,设计了适合负弯矩区快速施工的3类预制板,其中A类板为中间位置普通预制板,B类板为带齿块的锚固板,C类板为端部锚固板,根据实际受力情况采用这3类预制板数量及长度组合以满足抗裂需要。其次,结合设计规范与数值模拟,验算使用这种抗裂技术时桥梁结构的内力、应力、挠度以及抗裂性能,验证其可行性。最后,进一步扩展到中跨径50~80 m、1.5~1.7边中跨比的组合梁桥,分别采用MIDAS进行结构抗裂验算与适用性分析。结果表明:采用后张预应力预制板抗裂技术可实现预制板翼缘应力在长短期组合下不出现拉应力,满足规范A类构件抗裂要求;养护龄期6个月的预制块在降低徐变作用方面效果明显,降幅均在48%左右,可满足50~80 m主跨跨径组合梁桥桥面板抗裂与钢箱梁强度控制规范要求;采用负弯矩预制板后,相较于规范计算结果,负弯矩长度范围略降低,仍可采用规范中偏安全的计算。

关键词：桥梁工程后张预制板技术有限元计算组合梁收缩徐变

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不同降雨强度环境下高速公路跟驰模型标定

公路交通科技 2024年第6期41卷 190-198页

作者：单华刚于长海许金良高超尧玉宏绍兴市交通投资集团有限公司浙江绍兴312000 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室陕西西安710064

为了标定不同降雨环境下高速公路跟驰模型,通过实地试验探究了不同降雨强度下驾驶员跟驰行为特性,基于遗传算法对跟驰模型进行标定,并采用交叉验证方式对标定参数进行验证。首先,通过实地试验收集了正常、小雨、中雨及大雨条件下的交通... 详细信息

为了标定不同降雨环境下高速公路跟驰模型,通过实地试验探究了不同降雨强度下驾驶员跟驰行为特性,基于遗传算法对跟驰模型进行标定,并采用交叉验证方式对标定参数进行验证。首先,通过实地试验收集了正常、小雨、中雨及大雨条件下的交通流数据,根据车头时距和车头间距筛选跟驰事件;其次,分析了不同降雨强度下驾驶员跟驰行为的变异性,探究了不同降雨强度下的车头间距和跟驰速度的关系;最后,利用遗传算法对GHR模型、FVD模型以及IDM模型参数进行了标定,并采用交叉验证检验了模型精度。结果显示,降雨强度对高速公路的车辆跟驰行为有显著影响。降雨强度越大,驾驶员倾向于保持更大的车头间距和更低的跟驰速度。大雨天气与正常天气相比,跟驰速度相同时的平均跟驰间距增加30 m以上,跟驰间距相同时的平均跟驰速度降低10 km·h^(-1)以上。标定结果进一步显示,随着降雨强度的增加,跟驰模型中体现驾驶员敏感程度的参数逐渐增加,反映驾驶行为或期望驾驶行为的参数呈现向更加保守方向变化的趋势。交叉验证分析还表明,与GHR模型和FVD模型相比,IDM模型更能有效反映不同降雨强度对驾驶员跟驰行为的影响。

关键词：智能交通跟驰模型遗传算法高速公路降雨强度

基于阵列超声和特征融合神经网络的钢筋混凝土结构内部裂缝检测

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建筑结构学报 2024年第7期45卷 89-99页

作者：杨涵李斯涵舒江鹏许彩娥宁英杰叶建龙浙江大学建筑工程学院浙江杭州310058 浙江大学计算机辅助设计与图形学国家重点实验室浙江杭州310058 浙江交工集团股份有限公司浙江杭州310051 浙江省交通集团检测科技有限公司浙江杭州310030

在工程实践和已有研究中,对于混凝土结构内部病害的无损检测,超声层析图像通常需要先验知识进行人工定性判读,较少应用于精确的量化检测。为此,提出一种基于阵列超声和特征融合神经网络的深度学习方法,用于钢筋混凝土结构内部裂缝的像... 详细信息

在工程实践和已有研究中,对于混凝土结构内部病害的无损检测,超声层析图像通常需要先验知识进行人工定性判读,较少应用于精确的量化检测。为此,提出一种基于阵列超声和特征融合神经网络的深度学习方法,用于钢筋混凝土结构内部裂缝的像素级无损检测。制作了预置内部裂缝的钢筋混凝土构件,并使用低频剪切超声波和换能器阵列扫查,获得阵列超声B扫描图像并构建数据集。建立了具有编码器-解码器架构的深度神经网络,并采用特征融合策略和残差模块优化该模型,使其与B扫描图像的语义结构更加兼容。通过配准,将独立局部预测图组合为断面的全局表征,以展示构件长度方向整个断面的裂缝位置、分布等全局信息。结果表明:训练、验证及测试集的F分数均高于70%,提出的特征融合深度神经网络可识别宽度低至1 mm的裂缝,裂缝长度量化的平均绝对百分误差为6.22%,证实了所提方法的有效性。

关键词：钢筋混凝土结构内部裂缝检测阵列超声特征融合深度神经网络

我国不同地区钢材大气腐蚀预测算法评估与筛选

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中国腐蚀与防护学报 2024年第4期44卷 939-948页

作者：沈坚吴柯娴何晓宇方兴龙浙江数智交院科技股份有限公司杭州310006 综合交通运输理论交通运输行业重点实验室杭州310006 浙江大学结构工程研究所杭州310058 浙江海港内河港口发展有限公司杭州310005

针对我国不同地区的各类钢材,提出了一种基于机器学习算法的钢材大气腐蚀深度预测方法,并对不同算法的适用程度进行评估。首先,收集了我国10个大气暴露站的腐蚀检测数据、环境特征和材料特征,采用规范公式与6种机器学习算法预测钢材腐... 详细信息

针对我国不同地区的各类钢材,提出了一种基于机器学习算法的钢材大气腐蚀深度预测方法,并对不同算法的适用程度进行评估。首先,收集了我国10个大气暴露站的腐蚀检测数据、环境特征和材料特征,采用规范公式与6种机器学习算法预测钢材腐蚀深度,分析预测误差,对比环境腐蚀性等级评估的准确率,筛选适用于我国钢材大气腐蚀的预测模型。进一步分析材料与环境特征敏感性,揭示影响钢材大气腐蚀的主要材料与环境因素。结果表明,相比于规范公式,应用随机森林(RF)和长短期记忆循环神经网络(LSTM)算法的预测模型精度大幅提升;除了规范公式中的温湿度、硫酸盐和氯盐沉积率外,有关雨水酸碱性和雨水腐蚀性离子浓度的特征对钢材腐蚀行为有较大影响,应予以考虑。

关键词：钢材大气暴露站机器学习特征敏感性环境腐蚀性等级

基于改进Mask R-CNN的钢桥多病害智能识别

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中国公路学报 2024年第2期37卷 100-109页

作者：彭卫兵张明见全柳萌李珉赵宇欣浙江工业大学土木工程学院浙江杭州310023

钢桥在现代交通基础设施中扮演着重要的角色,然而,由于长期服役与环境影响,钢桥可能出现涂层锈蚀、螺栓脱落等病害。为解决传统的钢桥病害检测需要人工参与,费时费力且主观性强的问题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害检智能识别方法... 详细信息

钢桥在现代交通基础设施中扮演着重要的角色,然而,由于长期服役与环境影响,钢桥可能出现涂层锈蚀、螺栓脱落等病害。为解决传统的钢桥病害检测需要人工参与,费时费力且主观性强的问题,提出了一种基于深度学习的钢桥病害检智能识别方法。利用无人机在图像采集方面的优势,采集大量高清病害图像,经图像增强、标注后建立钢桥病害图像库,用于模型的训练和测试;引入掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)构建钢桥病害识别模型,实现钢桥病害的自动识别;并通过更换骨干网络的方式进一步提升模型性能。研究结果表明:将骨干网络由传统的ResNet101替换为VoVNet后模型性能显著提升,交并比阈值为0.5与0.5∶0.95时,优化后模型的识别平均精确率分别为0.84与0.59;相同交并比阈值下较之优化前有约10%的提升。将改进的模型应用于上莘桥表观病害检测,其对涂层锈蚀、螺栓锈蚀与螺栓脱落的识别准确率分别达到了89.3%、85.7%、73.1%;改进的Mask R-CNN模型在钢桥病害识别任务中表现出了优异的性能,无人机与深度学习相结合的方法能够实现钢桥病害的高精度、自动化检测,具有重要的科学研究和工程应用价值。

关键词：桥梁工程病害识别 Mask R-CNN 钢桥无人机图像采集图像分割

纤维增强复合材料加固混凝土桥梁结构研究进展

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建筑科学与工程学报 2024年第1期41卷 31-51页

作者：梅葵花王凤轩孙胜江长安大学公路学院陕西西安710064 山东省交通规划设计院集团有限公司山东济南250101

为总结纤维增强复合材料(FRP)在混凝土桥梁加固中的研究成果,拓宽FRP加固桥梁的思路,推动其在桥梁加固领域的广泛应用,阐述了FRP加固方法的发展及其特点,系统梳理了FRP加固方法在混凝土桥梁的研究进展。根据加固机理的不同,从抗弯加固... 详细信息

为总结纤维增强复合材料(FRP)在混凝土桥梁加固中的研究成果,拓宽FRP加固桥梁的思路,推动其在桥梁加固领域的广泛应用,阐述了FRP加固方法的发展及其特点,系统梳理了FRP加固方法在混凝土桥梁的研究进展。根据加固机理的不同,从抗弯加固、抗剪加固、抗压加固三方面加以归纳总结,介绍了几种常见的FRP加固方式、影响因素、破坏模式及其设计理论;分析了当前研究的不足,由此提出了一些可以继续深入研究的问题。结果表明:目前研究较多的有外贴FRP法、预应力FRP技术、表层嵌入法、FRP网格加固技术,其在不同的设计参数和使用条件下呈现出不同的破坏模式;外贴FRP片材容易过早发生剥离破坏,可以通过一些锚固措施提升界面黏结性,其中HB-FRP加固技术的锚固效果最好;预应力FRP加固技术因具有较高的材料强度利用率而展现出良好的应用前景;后续应深入研究FRP加固设计理论,综合考虑各参数对加固结构性能的影响,建立统一可靠且实用的计算模型;应进一步研究既有混凝土加固结构在多因素耦合作用下的长期性能和耐久性能,完善FRP加固混凝土桥梁设计方法和规范体系。

关键词：桥梁工程 FRP加固混凝土结构加固方式设计理论综述

高地应力水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制分析

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科学技术与工程 2024年第19期24卷 8297-8305页

作者：张均清唐潮刘宇杨新安浙江杭温铁路公司杭州310000 同济大学道路与交通工程教育部重点实验室上海201804 同济大学交通运输工程学院上海201804

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。... 详细信息

浙江杭温水平岩层隧道内滞后型岩爆频发,但目前对于其孕育机理和时空倾向性研究不足。故采用有限差分软件,通过地应力测试和统计现场岩爆资料的方法,研究分析滞后型岩爆时空特征机制。结果表明:①滞后型岩爆具有明显的时空倾向性特征。近70%的滞后型岩爆时间上发生在该区开挖6~30 d,空间上滞后于掌子面30~100 m之间;且多发生中等岩爆,岩爆等级及可能性随时空变化呈现倒“V”形趋势。②硬岩在高地应力环境中具有明显的延性与时效变形特征;在卸荷条件下,应力释放率的逐渐增加是诱发滞后型岩爆的最主要因素。③开挖一定距离后,隧道周边不同位置处都出现应变能突变,且保持较高的应变能密度,易发生等级较高的岩爆。上述结果为以后预测滞后型岩爆和施加相应支护措施提供了依据。

关键词：水平岩层隧道滞后型岩爆时空倾向性机制地应力测试数值模拟弹性应变能