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沉管隧道运营期健康监测技术研究及应用

公路 2024年 437-442页

作者：刘剑金耀朱小明甘肃省交通规划勘察设计院股份有限公司中交公路规划设计院有限公司

结构健康监测是一种确保运营期沉管隧道安全性和稳定性的重要手段,以襄阳市东西轴线鱼梁洲隧道东、西汊沉管段为依托工程,建立科学、合理的监测平台,通过对隧道的不均匀沉降、结构应力应变、管节张合量、环境温湿度等内容的监测并结合... 详细信息

结构健康监测是一种确保运营期沉管隧道安全性和稳定性的重要手段,以襄阳市东西轴线鱼梁洲隧道东、西汊沉管段为依托工程,建立科学、合理的监测平台,通过对隧道的不均匀沉降、结构应力应变、管节张合量、环境温湿度等内容的监测并结合有限元数值计算,真实地反映隧道运营期的结构状态。结果表明:通过实时监测沉管隧道的结构状态并对监测数据进行分析,评估隧道结构的工作性能,可以及时发现和解决潜在的安全隐患。研究成果可为沉管隧道的智能化养护提供借鉴和参考。

关键词：沉管隧道运营期管节张合量纵向变形沉降智能化养护

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非均匀封闭护栏钢箱梁断面绕流特性

公路交通科技 2024年第9期 172-179页

作者：车鑫赵雪党嘉敏中交公路规划设计院有限公司长安大学公路学院

从绕流场的速度分布、三维旋涡结构的发展和演化及主梁表面压力分布等角度,应用大涡模拟技术探究顺桥向非均匀封闭护栏对钢箱梁断面绕流特性的影响及其抑制涡激振动的内在机制。数值模拟结果显示,由于斜腹板钢箱梁的原始断面在顺桥向方... 详细信息

从绕流场的速度分布、三维旋涡结构的发展和演化及主梁表面压力分布等角度,应用大涡模拟技术探究顺桥向非均匀封闭护栏对钢箱梁断面绕流特性的影响及其抑制涡激振动的内在机制。数值模拟结果显示,由于斜腹板钢箱梁的原始断面在顺桥向方向基本一致,当流场流经上游护栏时,各护栏区域产生的旋涡结构较为一致,旋涡主要流场中旋涡结构围绕顺桥向旋转且具有明显的顺风向特征。在5°风攻角条件下,中央防撞护栏对上游桥面板处生成的旋涡影响很小,因具有更大尺寸和能量的脱落旋涡出现在模型下游,其振幅相对于3°风攻角的工况更大。当封闭顺桥向外侧护栏时,较大的负压区出现在上游桥面板背风侧,致使顺风向气流在顺桥向较为分散,从而降低了顺风向旋涡的能量;在桥面板负压作用下,边界层上部主流速度向主梁壁面下倾,加剧了旋涡的耗散,使得尾流中的旋涡尺寸和能量均有所下降,从而实现了对结构振动的抑制。结果表明:2种封闭措施在抑制涡激振动的机理上存在差异,在护栏开二闭一的措施下,旋涡在顺桥向的分量较大,且表面旋涡受主流下倾的抑制作用,从而降低了尾流第一对脱落涡的顺风向尺寸及能量;而在护栏开三闭一的措施下,上游桥面板的负压区较弱且位置后移,尾流旋涡能量低且强涡范围最小,上下表面压力差减小。

关键词：桥梁工程绕流特性大涡模拟绕流场分析钢箱梁涡激振动

基于深度学习的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法

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现代隧道技术 2024年第3期61卷 148-156页

作者：蒋源王海林陈兆湖南省交通规划勘察设计院有限公司长沙410075

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳... 详细信息

针对隧道不良地质体超前预报图像分析方法中存在的主观性大、效率低下等问题,构建一种名为IRTAG的隧道不良地质体超前预报图像智能预测算法。该算法包括一种基于多重交叉注意力的特征编码结构,能有效弥补卷积神经网络固有局部性的归纳偏置导致难以充分提取全局上下文信息的不足,然后引入具有良好分类性能和效率的EffcinetNet-v2作为骨干网络,提升模型对于不良地质体特征的提取能力。结果表明:在检测精度方面,IR-TAG的mAP和F_(1)分别为84.09%和83.63%,高于其他常用深度学习模型;在检测效率方面,IR-TAG具有更小的模型大小(73.5 MB)以及更快的图像处理速度(38.87 f/s),适用于隧道施工中的不良地质体超前预报图像智能、快速检测任务。

关键词：隧道工程超前地质预报深度学习智能预测

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深厚软土区桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第3期51卷 92-98页

作者：刘晓明李曦刘齐建刘涛殷悦曾磊湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 中交公路规划设计院有限公司北京100088 广州市高速公路有限公司广东广州510032

现有桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法在大多数情况下计算误差较大,适用性有限.在利用软土区现场桩基屈曲实验结果标定的基础上,采用基于特征值屈曲分析的有限元方法对有典型桩柱式桥墩的临界荷载进行了计算并与现有简化计算方法结果进... 详细信息

现有桩柱式桥墩临界荷载简化计算方法在大多数情况下计算误差较大,适用性有限.在利用软土区现场桩基屈曲实验结果标定的基础上,采用基于特征值屈曲分析的有限元方法对有典型桩柱式桥墩的临界荷载进行了计算并与现有简化计算方法结果进行了对比,指出了现有简化计算方法的适用范围,发现现有简化方法不适用于软土区桩柱式桥墩计算.在大量桩柱式桥墩有限元特征值屈曲分析数据的基础上,采用随机森林算法对计算结果进行分析,得到可以计算桩柱式桥墩计算长度的随机森林模型以及各影响参数重要性指数分析结果.最后以现常用简化公式为基本形式,纳入随机森林算法给出的重要参数,通过回归分析,提出了深厚软土区桩柱式桥墩临界荷载的简化计算方法.

关键词：桩柱式桥墩临界荷载有限元随机森林

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考虑应激避让行为的自行车轨迹预测

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 149-156页

作者：李岩梁淑娟刘林建邵进汪帆长安大学运输工程学院西安710064 江苏省常州市规划设计院江苏常州213000 中交第一公路勘察设计研究院有限公司西安710075

非机动车道空间受限时,常规自行车被超车场景下骑行者为确保自身安全会产生应激避让行为。为明确其在被超车时的应激反应,并根据行为特性设计非机动车道,构建一种面向应激行为分类的自行车轨迹预测模型。该模型从频域角度分解自行车被... 详细信息

非机动车道空间受限时,常规自行车被超车场景下骑行者为确保自身安全会产生应激避让行为。为明确其在被超车时的应激反应,并根据行为特性设计非机动车道,构建一种面向应激行为分类的自行车轨迹预测模型。该模型从频域角度分解自行车被超车时的动力学特性,依据踏频值范围将避让行为分为匀速、加速和减速行为,利用鲸鱼算法改进长短期记忆神经网络模型,分别对分类后的骑行轨迹进行预测。应用所构建预测模型对西安市2415次超车事件的分析结果显示,发生冲突时选择上述3种避让行为的骑行者占比分别为11.3%、38.3%和50.4%。匀速避让的预测轨迹全程波动较小,平均横向位移为0.15 m;加速避让轨迹表现为横向位移较大,平均达0.83 m;减速行为预测轨迹平缓度介于两者之间,横向位移为0.47 m。3种预测情况下的均方根误差分别为0.0619、0.0513和0.0587,拟合优度值分别为0.9589、0.9774和0.9687。与未考虑应激行为分类的结果相比,所构建模型的预测精度分别提升了11.07%、13.22%和12.21%。

关键词：城市交通轨迹预测频域分析法改进LSTM 常规自行车应激避让行为

超2000 m级悬索桥重力式锚碇抗滑安全度设计方法

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中国公路学报 2024年第4期37卷 166-175页

作者：熊文王仁贵汪涛魏乐永周小燚东南大学交通学院江苏南京211189 中交公路规划设计院有限公司北京100088

超2000 m级悬索桥已超过现行桥梁设计规范的适用范围,传统安全系数法仅从均值或标准值角度反映设计安全度,未能真实反映抗力小于荷载导致失效的概率或风险。基于荷载、抗力以及设计关键参数的数据统计特征与变异性,利用可靠度分析理论,... 详细信息

超2000 m级悬索桥已超过现行桥梁设计规范的适用范围,传统安全系数法仅从均值或标准值角度反映设计安全度,未能真实反映抗力小于荷载导致失效的概率或风险。基于荷载、抗力以及设计关键参数的数据统计特征与变异性,利用可靠度分析理论,对悬索桥重力式锚碇滑移构建承载能力极限状态设计方程,重点计算基于目标可靠度的抗力项分项系数合理取值,并推导目标可靠度等效的抗滑安全系数表达式。最后以主跨2300 m世界第一跨径悬索桥为背景工程,构建超大跨径悬索桥重力式锚碇抗滑实用设计表达式,并与传统安全系数设计方法进行安全度对比分析。结果表明:利用极限状态(分项系数)设计方法,与现行规范锚碇设计方法相比,可显著降低超大跨径悬索桥重力式锚碇抗滑设计等效安全系数取值,大幅提升其安全设计的科学性与经济性,并为编制超2000 m级悬索桥设计规范提供基础理论与技术支撑。

关键词：桥梁工程超2000 m悬索桥设计方法锚碇抗滑安全度可靠度

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排水固结堤坝稳定分析新方法

岩土力学 2024年第S1期45卷 106-114页

作者：刘吉福广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司

因滑动面上的有效应力难以确定，有效应力法很少应用；而有效固结应力法计算的稳定安全系数偏小，需要研究排水固结堤坝稳定分析新方法。基于软基模型试验位移场中的滑动面，将排水固结堤坝的滑动体分为主动剪切区、直接剪切区、被动剪... 详细信息

因滑动面上的有效应力难以确定，有效应力法很少应用；而有效固结应力法计算的稳定安全系数偏小，需要研究排水固结堤坝稳定分析新方法。基于软基模型试验位移场中的滑动面，将排水固结堤坝的滑动体分为主动剪切区、直接剪切区、被动剪切区。对主动和被动剪切区，利用斯开普顿公式、摩尔-库仑强度准则推导得到滑动面上的法向有效应力；对直剪区，利用斯开普顿孔压公式计算主应力增量产生的孔压，根据剪切破坏面上的剪应力增量与抗剪强度相等的原则，推导得到滑动面上的法向有效应力；然后，推导得到以竖向有效固结应力为变量、由有效抗剪指标和孔压系数组成强度系数的抗剪强度公式；最后，利用上述抗剪强度公式提出了排水固结堤坝稳定分析方法——强度系数法。计算表明，相对三区摩擦抗剪强度系数的平均值，沈珠江方法的误差为-7%～7%，规范方法偏小20%～25%，十字板试验偏小20%～31%。对运营公路排水固结路堤的稳定分析表明，规范方法计算的稳定安全系数小于1，强度系数法和沈珠江方法计算结果与工程实际情况符合性较好。

关键词：路基强度系数法抗剪强度稳定分析排水固结有效固结应力法有效应力法

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UHPC-NC组合短柱轴压性能

中国公路学报 2024年

作者：梅葵花徐升宇郭乐周琪孙胜江长安大学公路学院山西省交通规划勘察设计院有限公司

为有效提高桥梁墩柱结构的耐久性，本文通过使用超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）约束普通混凝土（Normal Concrete，NC）形成一种新型的组合结构—UHPC-NC组合柱。本文对8根UHPC-NC组合柱、1根无箍筋保护层组... 详细信息

为有效提高桥梁墩柱结构的耐久性，本文通过使用超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）约束普通混凝土（Normal Concrete，NC）形成一种新型的组合结构—UHPC-NC组合柱。本文对8根UHPC-NC组合柱、1根无箍筋保护层组合柱、1根无钢筋组合柱开展轴压试验，探究不同浇筑方式、UHPC厚度、箍筋间距以及有无钢筋对组合柱轴压性能的影响。结果表明：UHPC-NC组合柱达到峰值荷载时箍筋外侧UHPC仍保持一定的完整性，并未发生大面积剥落；浇筑方式对组合柱承载力影响较大，先浇筑内部NC后浇筑外部UHPC的方法能够使组合柱获得更大的承载能力；对于相同截面积的组合柱试件，其峰值荷载增加的相对幅值随UHPC厚度的增加而逐渐减小，当UHPC厚度分别由30 mm增加到40 mm，由40 mm增加到50 mm时，峰值荷载增加的相对幅值分别为11.8%和9.5%；箍筋间距对组合柱初期刚度几乎无影响，但组合柱峰值荷载随箍筋间距的减小而增大，当箍筋间距由60 mm减小到40 mm时，组合柱的峰值荷载提升了11.0%；为避免UHPC-NC组合柱发生脆性破坏，应在组合柱中配置螺旋箍筋。本文建立了与试验结果较为吻合的UHPC-NC组合柱有限元分析模型，基于轴压试验与数值模拟，引入了箍筋外侧UHPC强度折减系数α和浇筑方式影响系数β，提出的组合柱轴压承载力计算公式具有较高的精度，可用于UHPC-NC组合柱的轴压承载力计算。

关键词：桥梁工程轴压性能试验研究组合结构超高性能混凝土约束效应承载力

考虑智能网联车辆影响的八车道高速公路施工区可变限速控制方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 353-359页

作者：过秀成肖哲张一鸣张叶平许鹏宇东南大学交通学院南京211189 江苏省规划设计集团有限公司交通规划与工程设计院南京210019

为提升车联网环境下高速公路施工区交通运行效率及安全水平,提出了一种基于强化学习的可变限速控制方法.选取智能驾驶模型和真车试验模型,分别对传统人工车辆和智能网联车辆的跟驰行为进行建模,构建了以瓶颈下游路段交通流量为效率指标... 详细信息

为提升车联网环境下高速公路施工区交通运行效率及安全水平,提出了一种基于强化学习的可变限速控制方法.选取智能驾驶模型和真车试验模型,分别对传统人工车辆和智能网联车辆的跟驰行为进行建模,构建了以瓶颈下游路段交通流量为效率指标、瓶颈路段速度标准差为安全指标的复合奖励值,利用深度确定性策略梯度算法,分车道动态求解最佳限速值.仿真结果表明,所提可变限速控制方法在不同智能网联车辆渗漏率条件下均能有效提升交通流运行效率和安全水平,且在智能网联车辆渗漏率较低时,提升效果更加显著.当智能网联车辆渗漏率为1.0时,瓶颈下游路段交通流量提升10.1%,瓶颈路段速度标准差均值下降68.9%;当智能网联车辆渗漏率为0时,瓶颈下游路段交通流量提升20.7%,瓶颈路段速度标准差均值下降78.1%.智能网联车辆的引入能够提升至多52.0%的瓶颈下游路段交通流量.

关键词：可变限速控制深度确定性策略梯度算法八车道高速公路施工区智能网联车辆协同自适应巡航控制