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基于BIM的公路边坡可视化管理方法研究

铁道科学与工程学报 2024年第6期21卷 2342-2358页

作者：肖建勇严伟乔世范谢济仁陈韶平杨舒焜冯超博湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南铁院土木工程检测有限公司湖南长沙410118

山地、丘陵地区的公路建设和运营中常伴有大量边坡,边坡的灾害问题已成为制约我国公路、铁路建设与运营发展的主要因素。目前,主流边坡信息化管理系统在信息集成领域存在缺陷,难以满足对各类复杂边坡科学监测与精细化管理的需求。为此,... 详细信息

山地、丘陵地区的公路建设和运营中常伴有大量边坡,边坡的灾害问题已成为制约我国公路、铁路建设与运营发展的主要因素。目前,主流边坡信息化管理系统在信息集成领域存在缺陷,难以满足对各类复杂边坡科学监测与精细化管理的需求。为此,将BIM可视化技术引入到边坡监测与管理中,利用可视化模型“所见即所得”的优势与强大的数据集成能力改善沟通环境、提高管理效率。首先,通过地质钻孔数据解译结合地层层序优化逻辑确定地层层序、地层边界与分布范围,利用Dynamo节点开发基于钻孔数据的自动化建模程序,提出基于Revit+Dynamo的边坡地质BIM精细化建模方法。然后,提出联合OBJ-JSON格式储存模型关键属性信息的边坡模型轻量化导出方案,实现模型与地质信息的集成以及大体量边坡地质模型与Web的端互通,基于***框架扩展WebGL原生代码优化BIM模型并开发了边坡BIM模型的Web端交互应用。最后,全方位分析涵盖项目全生命周期管理的内需并借助MySQL数据库技术将上述成果进行整合,开发了基于BIM的高速公路边坡的可视化监测管理平台并运用于实际工程。实例结果表明,基于平台建立的边坡可视化管理方案能够大幅提升案例公路边坡项目在运用阶段的管理水平与管理效率。研究为边坡信息化、可视化管理流程的制定和实施提供了参考。

关键词： BIM 边坡三维地质建模可视化管理

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偏高岭土-高炉矿渣地聚合物路面修补砂浆的耐久性试验研究

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铁道科学与工程学报 2024年第8期21卷 3213-3224页

作者：周英超但汉成马志明湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 中南大学土木工程学院湖南长沙410075 高速铁路建造技术国家工程研究中心湖南长沙410075

偏高岭土(MK)和高炉矿渣(GGBS)是制备地聚合物常用的固体原材料,由两者复合制备的地聚合物具有常温固化,黏结强度高以及快硬早强的优点,能够作为修复材料,然而两者比例改变带来的修补材料的耐久性变化尚未得到充分理解。针对该研究的不... 详细信息

偏高岭土(MK)和高炉矿渣(GGBS)是制备地聚合物常用的固体原材料,由两者复合制备的地聚合物具有常温固化,黏结强度高以及快硬早强的优点,能够作为修复材料,然而两者比例改变带来的修补材料的耐久性变化尚未得到充分理解。针对该研究的不足,通过设置不同的GGBS/(MK+GGBS)值(质量比:0,20%,40%,60%,80%,100%),测试地聚合物修补砂浆的吸水量、接触角试验、目视观察地聚合物的泛碱程度以及测试地聚合物泛碱前后的力学性能变化对地聚合物的抗泛碱能力的影响,将地聚合物浸入0.5M(mol/L)的HCl溶液中1,3和5 d,通过目视观察以及测试地聚合物的质量和强度损失,对地聚合物的抗酸性能做出评估。热重(TG)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)被用于对高Ca体系和低Ca体系的耐酸机理做出讨论。另外,考虑到修补材料与基体的相容性同样重要,在干缩测试中以水泥为对照,在酸化测试中以黏结试件为对象,并测试地聚合物和水泥的热变形,以评估两者的相容性。研究结果表明,MK和GGBS比例合适时,地聚合物拥有更为致密的结构,表现出较低的吸水量和泛碱程度。MK含量较高时,产生的地聚合物凝胶有更强的耐酸性。适当增加GGBS,能够通过提升结构的致密性使得修补材料的耐久性得到提升。研究成果可为刚性路面的高性能耐久的快速修补材料研发提供技术参考。

关键词：偏高岭土高炉矿渣地聚合物修补砂浆路面病害

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地面激光扫描点云与无人机影像点云融合应用

铁道科学与工程学报 2024年第7期21卷 2804-2814页

作者：彭仪普李剑邹魁汤致远李子超韩衍群中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075

通过建立高精度的桥梁三维点云模型,检查桥梁病害情况并拟合绘制出桥梁线形。首先以无人机近景摄影、环绕飞行、井字飞行获取某双线特大桥梁主体与细部纹理数据,然后将不同航线采集的数据在Context Capture软件里面进行三维重建,将桥梁... 详细信息

通过建立高精度的桥梁三维点云模型,检查桥梁病害情况并拟合绘制出桥梁线形。首先以无人机近景摄影、环绕飞行、井字飞行获取某双线特大桥梁主体与细部纹理数据,然后将不同航线采集的数据在Context Capture软件里面进行三维重建,将桥梁主体与细部影像融合生成完整桥梁点云1。运用Trimble SX12仪器完成对桥梁一体化扫描,获得完整桥梁点云2。提出基于双向KD-tree优化的ICP(Iterative Closest Point)算法对无人机航摄桥梁点云1与地面激光扫描桥梁点云数据2进行配准融合,加密后的桥梁点云用于建立运营铁路双线特大桥精细化三维实景建模。提出基于KD-tree的PCA(Principal Component Analysis)算法完整提取出桥梁吊索点云,运用最小二乘法拟合出桥梁拱轴线线形、RANSAC算法拟合出桥面线形。通过与单一无人机、单一地面激光扫描精度及完整性对比分析,以验证融合建模的有效性。研究结果表明:融合建模的模型水平精度1.71 cm、垂直方向精度1.25 cm,较单一无人机建模精度在水平与竖直方向分别提升16.59%与20.89%;融合建模的完整性为98.17%,纹理效果更加真实,并检查出桥墩存在蜂窝麻面、渗水等病害,拱肋存在涂装锈蚀、破裂等病害。该研究可为桥梁三维点云模型应用研究提供思路参考,具有较好的应用前景。

关键词：运营铁路桥梁线形倾斜摄影测量地面激光扫描点云数据融合桥梁病害检测

斜拉桥V形钢塔-混凝土基座结合构造方式比选

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铁道科学与工程学报 2024年第3期21卷 1047-1057页

作者：肖逸鹏周朝阳何畅孙秀贵胡迎新王兴国中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南省交通规划勘察设计院有限公司湖南长沙410008 湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075 河南理工大学土木工程学院河南焦作454000

某人行景观桥为空间异型钢塔斜拉桥,主塔中2根箱型钢柱在四棱台混凝土基座上方交汇呈非对称V形,钢柱轴线与其底端钢-混连接面不垂直,基座尺寸严格受制于河道防洪要求,使塔根-基座结合部构造方式设计具有挑战性。按照造价相当的标准初步... 详细信息

某人行景观桥为空间异型钢塔斜拉桥,主塔中2根箱型钢柱在四棱台混凝土基座上方交汇呈非对称V形,钢柱轴线与其底端钢-混连接面不垂直,基座尺寸严格受制于河道防洪要求,使塔根-基座结合部构造方式设计具有挑战性。按照造价相当的标准初步拟定3种结合方案,采用ABAQUS软件分别建立相应的有限元模型,选取塔底支座反力中平面内外弯矩绝对值相加最大的组合进行模拟计算及其结果比较和对标检验。研究结果表明:承压-传剪组合式结合部可以大幅度减小桥塔根部、基座及其中锚箱的应力,使其合理满足相关规范要求。就塔根最大位移和应力幅而言,均为传剪式最大、组合式最小。组合式方案中承压板厚度较承压式减小1/3,应力虽有上升却未超限,材料利用率提高。承压式、特别是传剪式构造方案中,混凝土基座最大主拉应力远超规范限值,无法满足抗裂要求。传剪式方案中锚箱钢板Mises应力也超限22%,且与其竖向压应力和混凝土主拉应力的最大值处于同一位置。传剪式方案不适用的原因是,锚箱中侧面竖板间距太小,矩形板与柱壁连接屈从于不利构造特点,形成大转折。无论应力大小还是变形控制,组合式方案都值得优先选择。研究成果直接服务于本工程,对类似工程也有一定的参考价值。

关键词：钢塔斜拉桥钢-混结合部结构连接构造方式有限元分析

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上跨中低速磁浮营业线的桥梁方案研究

市政技术 2024年第4期42卷 191-197页

作者：李达文胡迎新严伟张威振陈金龙刘文明湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075

鉴于运营过程中中低速磁浮营业线产生的电磁环境会对上跨桥梁结构以及施工设备或人员产生一定影响,同时二者交叉点附近的既有结构、构筑物、交通环境等会对上跨桥梁方案造成极大的制约。基于现有理论研究及实践结果,通过对长沙机场大道... 详细信息

鉴于运营过程中中低速磁浮营业线产生的电磁环境会对上跨桥梁结构以及施工设备或人员产生一定影响,同时二者交叉点附近的既有结构、构筑物、交通环境等会对上跨桥梁方案造成极大的制约。基于现有理论研究及实践结果,通过对长沙机场大道与长沙磁浮快线的交叉节点进行分析,确定了距离磁浮轨道的最小安全施工距离,制定了桥梁上跨方案并验证了该方案的科学性和可行性。通过在方案制定过程中对风险的控制和不利社会影响的规避、实施过程中的试验和监测以及运营过程中的反馈,归纳总结了上跨中低速磁浮营业线桥梁的主要影响因素以及切实可行的对策措施,以期为类似桥梁上跨方案提供参考。

关键词：桥梁上跨方案中低速磁浮电磁环境顶推施工高位落梁

水泥粉煤灰碎石桩处理桥头跳车效果动静力分析

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施工技术（中英文） 2024年第15期53卷 123-128页

作者：周英超湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075

为研究水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)对桥头跳车现象的改善作用,依托实际工程,采用模型试验方法,分析动静荷载作用下CFG桩桩长、桩径和桩间距对桥头处路面沉降和桩土竖向剪切应力分布规律的影响,依据复合模量方法,验证CFG桩对桥头跳车现象的... 详细信息

为研究水泥粉煤灰碎石桩(CFG桩)对桥头跳车现象的改善作用,依托实际工程,采用模型试验方法,分析动静荷载作用下CFG桩桩长、桩径和桩间距对桥头处路面沉降和桩土竖向剪切应力分布规律的影响,依据复合模量方法,验证CFG桩对桥头跳车现象的改善效果。研究结果表明,随着CFG桩桩长、桩径的增加及桩间距的减小,桥头处路面沉降逐渐减小,能够改善桥头跳车现象;随着车辆行驶时间的增加,不同桩长和桩径CFG桩加固后桥头处路面竖向位移和桩顶竖向剪切应力均呈先增大后减小最终趋于稳定的趋势,车辆驶过桥头后,路面出现较小幅度的向上隆起;公路服役4年后,不同桩长和桩径CFG桩加固后桥头处路面最大沉降趋于稳定;采用CFG桩处治桥头处不良土质时,CFG桩桩长宜为12~16m,桩径宜为450~500mm,桩间距宜为1.6~1.8m。

关键词：桥梁地基沉降剪切应力桥头跳车

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基于点云切片算法的铁路钢桁拱桥线形分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第7期52卷 97-106页

作者：彭仪普李剑韩衍群汤致远李子超于风晓陈立邹魁中南大学土木工程学院湖南长沙410075 湖南中大设计院有公司湖南长沙410075

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面... 详细信息

铁路桥梁线形测量对于桥梁健康检测与确保铁路安全运营具有重要作用。为提高运营铁路钢桁拱桥线形测量效率,以某3跨钢桁拱桥为例,运用地面激光扫描(TLS)技术对桥梁杆件进行整体化扫描,从桥梁线形测量精度、扫描完整性、点云个数等3方面,分析出最佳的桥梁扫描测站数为10个。运用3DNDT点云配准算法将各测站一一配准,桥梁点云配准精度为2 mm,将桥梁点云投影至xoy平面,用半径滤波器进行噪声点的去除,得到完整“纯净”的桥梁点云模型。提出点云等距切片与点云平面切片算法提取桥梁线形,并将线形点云数据导出在AutoCAD中拾取坐标。将点云切片法提取的TLS测量值、全站仪法测量结果与原始成桥线形做比较分析,结果表明:在桥面线形分析中,两方法均在跨中处A5点测量出最大变形,分别为12.69 mm、10.29 mm,两方法的最大相互较差R为2.4 mm,相关系数优于99.93%;在拱轴线线形分析中,点云切片法与全站仪法在主桁上弦跨中B4点位测量的最大变形为6.2 mm、3.9 mm,在主桁下弦跨中B10点位测量的最大变形为5.9 mm、3.5 mm,两方法的最大互相较差R为3.2 mm,相关系数优于99.87%,验证了点云切片算法的有效性与TLS测量的高精度性。拱轴线横向线形未出现明显侧移,点云等距切片得到的19个吊杆垂直度保持良好,未发生扭转与偏移。该成果对于运营铁路钢桁拱桥的线形分析与点云处理方法可提供相应的思路和参考,具有重要的实用价值。

关键词：地面激光扫描点云切片钢桁拱桥线形全站仪测量

多物探技术在湘桂铁路岩溶路基注浆检测中的应用

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山东交通科技 2024年第2期 45-48,53页

作者：肖建勇湖南中大设计院有限公司湖南长沙410075

针对铁路既有线岩溶路基注浆效果检测的复杂性和局限性,结合湘桂铁路二塘站岩溶路基注浆效果检测,通过研究分析注浆前后波速变化对注浆效果进行综合评价。结果表明:在地表应用多道面波法可以全天候、高效、可靠地进行注浆检测工作;在井... 详细信息

针对铁路既有线岩溶路基注浆效果检测的复杂性和局限性,结合湘桂铁路二塘站岩溶路基注浆效果检测,通过研究分析注浆前后波速变化对注浆效果进行综合评价。结果表明:在地表应用多道面波法可以全天候、高效、可靠地进行注浆检测工作;在井间应用弹性波CT法可以精细刻画地下目标体形态,两者配合,既可以快速查明异常范围,又可以精准查明异常形态。

关键词：综合物探注浆检测多道面波地震层析成像

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高危路段线形设计研究

工程技术研究 2024年第8期9卷 179-181页

作者：解家荣湖南中大设计院有限公司湖南长沙410000

随着交通网络的日益完善,因道路线形问题而导致的交通事故逐渐增加,尤其是在高危道路路段,线形设计不合理或设计指标应用不当极易引发交通事故。为探究高危路段线形设计对道路安全的影响,文章深入研究了高危路段的线形特征和线形设计要... 详细信息

随着交通网络的日益完善,因道路线形问题而导致的交通事故逐渐增加,尤其是在高危道路路段,线形设计不合理或设计指标应用不当极易引发交通事故。为探究高危路段线形设计对道路安全的影响,文章深入研究了高危路段的线形特征和线形设计要点,从改善弯道陡坡路段线形、线形视距控制设计、纵坡坡度和坡长设计三方面提出改进对策,以减少高危路段的安全隐患。

关键词：高危路段线形设计线形特征停车视距