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水泥混凝土桥面铺装层间黏结性能研究综述

中外公路 2025年

作者：杨叮玲吕松涛鲁巍巍段海辉长沙理工大学交通运输工程学院公路养护技术国家工程研究中心极端环境绿色长寿命道路工程全国重点实验室(长沙)

为厘清水泥混凝土桥面层间黏结性能对桥面铺装耐久性的影响，明确提升层间黏结性能的技术方法、研究挑战和未来发展趋势，综述了国内外桥面铺装层间黏结性能的研究进展。首先，总结了现有桥面铺装层间黏结状态的表征模型与黏结失效模式... 详细信息

为厘清水泥混凝土桥面层间黏结性能对桥面铺装耐久性的影响，明确提升层间黏结性能的技术方法、研究挑战和未来发展趋势，综述了国内外桥面铺装层间黏结性能的研究进展。首先，总结了现有桥面铺装层间黏结状态的表征模型与黏结失效模式，剖析了层间黏结性能的影响因素及其作用机理，探讨了层间黏结性能评价方法与评价指标，最后概述了层间黏结性能提升的有效措施，提出了层间黏结性能相关研究的发展趋势。结果表明：现行层间接触模型较简单，难以表征复杂的层间黏结状态；层间黏结性能的主要影响因素是温度和层间界面粗糙度；现有层间黏结性能评价方法均存在破坏性，多采用剪切试验，可重复的快速无损检测技术是未来发展趋势；国内外目前尚无统一的层间黏结性能评价标准或规范，各评价指标间缺少一致性。建议在桥面铺装设计中引入层间黏结性能评价，以提升桥面铺装耐久性和保障桥梁正常使用功能和寿命。

关键词：桥面铺装层间黏结性能层间接触影响因素无损检测综述

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网联自动驾驶环境下信号交叉口生态驾驶方法

长沙理工大学学报(自然科学版) 2025年

作者：龙科军陈炳函高志波尹砚铎文艳蓉长沙理工大学智能道路与车路协同湖南省重点实验室长沙理工大学交通运输工程学院

【目的】针对信号交叉口停车导致额外的燃油消耗和尾气排放问题，提出一种网联驾驶环境下车辆轨迹与信号配时协同优化方法。【方法】面向交叉口上游到达车辆，考虑速度、加速度和安全等约束，以所有车辆的燃油消耗总和最小为目标，建立... 详细信息

【目的】针对信号交叉口停车导致额外的燃油消耗和尾气排放问题，提出一种网联驾驶环境下车辆轨迹与信号配时协同优化方法。【方法】面向交叉口上游到达车辆，考虑速度、加速度和安全等约束，以所有车辆的燃油消耗总和最小为目标，建立基于分段二次函数的车辆轨迹优化模型；在交叉口控制范围内，以车辆平均行程时间最小为目标，构建基于动态规划的交叉口信号配时优化模型；提出两种优化模型的协同机制，实现车辆轨迹与信号配时的协同优化。【结果】以四相位交叉口为例，应用本文模型进行测试验证，其中轨迹优化模型求解分为两种方案：方案一为极限加速度（Extreme Acceleration，EA）方案，加速度设为固定极值，作为基准对照；方案二为轨迹优化模型求解得到的最优轨迹（Optimal Trajectory，OT）。在实验中，分别结合固定信号配时和动态规划信号配时，对两种方案进行对比。结果表明：在高饱和度条件下，所提的OT方案下的动态规划方法较EA方案下的固定信号配时相比，车均延误减少7.5%，燃油消耗减少18%，驾驶舒适性指标提高96%。【结论】本研究结果可为网联自动驾驶环境下信号交叉口生态驾驶提供参考依据。

关键词：智能交通网联自动驾驶汽车生态驾驶协同优化信号交叉口

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吸附结合水对高液限土变形影响规律

中国公路学报 2023年第10期36卷 84-94页

作者：张锐肖宇鹏郑健龙李露李邦武长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 海南省交通工程建设局海南海口570208

为揭示南方湿热气候条件下吸附结合水对高液限土变形的影响规律,选取海南、湖南5种高液限土样,并以2组低液限土为对比样,开展了吸附结合水测试及相同初始孔隙比和相同初始有效孔隙比(将吸附结合水视为固相)下的饱和固结、渗透试验,研究... 详细信息

为揭示南方湿热气候条件下吸附结合水对高液限土变形的影响规律,选取海南、湖南5种高液限土样,并以2组低液限土为对比样,开展了吸附结合水测试及相同初始孔隙比和相同初始有效孔隙比(将吸附结合水视为固相)下的饱和固结、渗透试验,研究了吸附结合水在下路堤工况条件下的类固相性质及其对高液限土变形的影响规律,建立了孔隙比、有效孔隙比与压缩指数的关系;进行了温控固结、动三轴和核磁共振试验,分析了上路堤、路床工况下高液限土及水泥改良高液限土中吸附结合水的变化及其对高液限土变形的影响规律。结果表明:相同初始孔隙比的不同土样,吸附结合水含量越高,固结压缩量越小,渗透系数越小;相同初始有效孔隙比的不同土样,压缩性和渗透性趋于一致,证明了吸附结合水类固相性;初始有效孔隙比与压缩指数的相关性系数为0.919,由此可建立以吸附结合水含量、初始孔隙比和比重为参数的压缩指数预估公式;温度和动应力作用会引起土中吸附结合水向自由水转化,从而增大土体变形;与未改良高液限土相比,水泥改良高液限土后永久变形大幅降低,其动荷载作用后吸附结合水向自由水转化大幅减小。研究成果可为中国南方地区高液限土填料合理利用提供依据。

关键词：路基工程高液限土变形控制吸附结合水压缩指数动荷载

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分子动力学模拟在沥青体系中的应用研究进展

化工进展 2024年第8期43卷 4432-4449页

作者：谢娟贺文赵勖丞李帅辉卢真真丁哲宇长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学公路养护技术国家工程研究中心湖南长沙410114 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114

随着计算机技术的飞速发展,分子模拟方法已被广泛应用于各个领域。本文总结了沥青分子模型、老化沥青模型、集料模型的构建方法以及基质沥青模型的验证方法。通过分子动力学(MD)模拟,探讨了沥青的性质与性能、沥青的扩散现象、改性剂对... 详细信息

随着计算机技术的飞速发展,分子模拟方法已被广泛应用于各个领域。本文总结了沥青分子模型、老化沥青模型、集料模型的构建方法以及基质沥青模型的验证方法。通过分子动力学(MD)模拟,探讨了沥青的性质与性能、沥青的扩散现象、改性剂对沥青的改性作用、沥青老化与再生以及沥青与集料的界面相互作用。MD模拟方法能够预测沥青材料的性能,包括基质沥青的力学性能、低温性能、抗老化性能、自愈合性能,基质沥青与改性剂的相容性以及沥青与集料界面的力学性能、黏附性等性能,架起了宏观和微观行为之间的桥梁,为MD模拟在沥青材料的广泛应用提供了指导。但MD模拟在沥青体系中还需要进一步完善,如初始模型的建立、力场的优化和模型验证等,目前分子动力学模拟只关注沥青材料与改性剂之间的物理作用,缺少对两者之间化学作用的研究。此外,分子动力学在沥青混合料中的应用目前只限于沥青与集料界面之间的研究。最后,对MD模拟在沥青体系中的未来发展方向进行了展望,在未来需要使用MD方法来研究沥青的高温流变性能、沥青与改性剂的界面模拟以及多种改性剂与沥青之间的相互作用。此外,还需要探究多种因素(如裂缝宽度、改性剂、温度和再生剂)共同作用下对沥青自愈合性能的影响,为了探究沥青与改性剂之间的化学相互作用,建议结合量子力学等其他模拟方法进行研究,在沥青混合料方面建议结合有限元等模拟方法来研究沥青混合料的性能。

关键词：沥青分子模拟分子动力学动力学模型沥青-集料界面

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膨胀土路堑边坡柔性加固方法及现场监测

中国公路学报 2024年第6期37卷 87-97页

作者：张锐凌时光郑健龙周豫王欢长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114 长沙理工大学道路灾变防治及交通安全教育部工程研究中心湖南长沙410114

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变... 详细信息

为了提出一种用于新开挖膨胀土路堑边坡加固的方法并揭示其作用机理,设计了一种柔性面层+土钉加固结构,并建立了相应设计方法;依托云南某高速公路弱膨胀土路堑边坡加固工程,进行了加固结构设计计算及现场试验;开展了加固结构的受力及变形监测,探究了加固结构的作用机理。研究结果表明:当柔性面层允许边坡法向发生3.0%的膨胀变形时,所受到的法向膨胀应力可较不允许发生膨胀变形时下降61.1%,设计的柔性加固结构可满足稳定性的要求。一年内,在雨季土钉中部轴力普遍出现增长,在旱季离坡面较近的土钉端头轴力显著减小;土钉轴力沿土钉长度方向总体呈现“中间大,两端小”分布,与锚杆框架梁相比,受力更为均匀;柔性面层网面的最大拉应变均出现在阶段性停雨后,具有明显的滞后性,且远小于材料极限伸长率;坡面土压力变化与高强加筋三维网应变变化规律基本一致,雨季呈波动增长,旱季缓慢回落,坡面土压力增值与计算所得膨胀力接近;随着土体雨季增湿膨胀、旱季干燥收缩,钢缆绳轴力变化呈现出缓慢增长、持续衰减及逐渐稳定3个阶段;3个监测点位中边坡坡顶水平位移最大,为5.4 mm,边坡整体稳定。监测结果综合反映了柔性加固结构“以柔治胀”的作用机理。所得结论可为新开挖膨胀土边坡的加固设计和施工提供参考。

关键词：路基工程膨胀土边坡现场监测柔性加固膨胀力

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多因素耦合下沥青混合料拉压差异力学特性

同济大学学报（自然科学版） 2024年第9期52卷 1341-1352页

作者：潘勤学姜舜君吕松涛郑健龙长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 公路养护技术国家工程研究中心湖南长沙410114 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114

针对现行沥青路面设计时材料力学参数取值的可靠性不足,基于道路材料的拉压差异特性,开展了多因素耦合影响下沥青混合料拉压力学参数非线性特性及量化关系研究。结果表明,沥青混合料拉压应力应变特性符合双模量理论的双线性特征;拉压力... 详细信息

针对现行沥青路面设计时材料力学参数取值的可靠性不足,基于道路材料的拉压差异特性,开展了多因素耦合影响下沥青混合料拉压力学参数非线性特性及量化关系研究。结果表明,沥青混合料拉压应力应变特性符合双模量理论的双线性特征;拉压力学参数随加载速度增大先急剧增加后趋于平缓,且呈幂函数关系;与温度呈负指数函数关系,且温度增幅越高力学参数减小幅度越大;与沥青用量呈指数衰减模型函数关系,高温时(>30℃)沥青用量的变化对力学参数影响相对较小,最大力学参数所对应的沥青用量与马歇尔试验得到的最佳沥青用量基本一致;就影响程度而言,温度对力学参数的影响最大,各因素对强度的影响最为显著,抗拉力学参数较抗压力学参数更为敏感;据此建立了多因素耦合作用下沥青混合料的拉压力学参数量化取值模型,并推荐规范常用温度15℃(20℃)下的压拉强度比及压拉模量比分别为6.5(7.5)、1.6(1.7),压缩模强比及拉伸模强比分别为400(1700)、450(2000)。

关键词：道路工程沥青混合料多因素耦合非线性力学特性量化模型

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硫酸钙晶须/SBS复合改性沥青性能研究

无机盐工业 2024年第9期56卷 82-89页

作者：李雪连唐梓涵许杰李雄长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 公路养护技术国家工程实验室(长沙理工大学) 湖南长沙410114 极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室(长沙理工大学) 湖南长沙410114

为分析硫酸钙晶须(Calcium Sulfate Whisker,CSW)与苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(Styrene⁃buta⁃diene⁃styrene Block Copolymer,SBS)复合改性沥青的常规物理性能和高低温流变性,采用沥青三大指标、动态剪切流变(Dynamic Shear Rheology,DSR)和弯曲梁流变(Bending Beam Rheology,BBR)试验,研究了不同CSW掺量对复合改性沥青基本性能和高低温流变性能的影响,并设置CSW改性沥青为对照组。研究结果表明:随着CSW掺量增加,CSW改性沥青的温度敏感性和高温性能提高而低温性能下降;掺量10%CSW改性沥青的针入度指数PI为-0.83,车辙因子G^(*)/sinδ为27.70 kPa,蠕变劲度模量S为368 MPa,蠕变速率m为0.271;CSW/SBS复合改性沥青的温度敏感性和高低温流变性能较CSW改性沥青均明显提高,其中,PI、G^(*)/sinδ和m分别提升了147.0%、82.3%和7.4%,S降低了19.5%。同时,掺量8%CSW/SBS复合改性沥青的高温、低温PG等级分别为82℃和-18℃,比CSW改性沥青的高低温等级分别升了两级和一级。因此,CSW可明显改善沥青的高温性能和温度敏感性,但对沥青低温性能稍微不利,若将其与SBS进行复合改性,可保证沥青的低温性能。

关键词：硫酸钙晶须改性沥青高温性能低温性能温度敏感性

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面向长寿命的既有高速公路沥青路面延寿设计综述

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交通运输工程学报 2024年第2期24卷 20-49页

作者：吕松涛赵霈鲁巍巍彭幸海王金平陈淇雷伟蒲昌瑜长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学公路养护技术国家工程研究中心湖南长沙410114 长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点实验室湖南长沙410114 河北省交通规划设计研究院有限公司河北石家庄050051

面向中国长寿命公路建设工程的需求,介绍了中国、美国和欧洲各国长寿命沥青路面的基本概念和发展历程,总结了中国和欧美国家长寿命沥青路面设计理论与方法的研究和发展现状,梳理了欧美国家既有沥青路面检测与评价、延寿处治设计方法,论... 详细信息

面向中国长寿命公路建设工程的需求,介绍了中国、美国和欧洲各国长寿命沥青路面的基本概念和发展历程,总结了中国和欧美国家长寿命沥青路面设计理论与方法的研究和发展现状,梳理了欧美国家既有沥青路面检测与评价、延寿处治设计方法,论述了中国典型既有沥青路面延寿设计方法的研究与发展现状,对比分析了不同新建道路长寿命设计方法和既有沥青路面延寿设计方法的优缺点和适用性。研究结果表明:目前尚未形成统一的长寿命沥青路面设计标准,研究与应用仍处于发展完善阶段,长寿命沥青路面依旧是未来路面领域的研究热点;耦合交通与环境因素,建立多指标控制的长寿命沥青路面设计体系是今后应重点研究的方向;长寿命沥青路面结构设计在今后将向非线性、多维度、概率型和动态化转变;基于结构层寿命逐层递增的长寿命沥青路面延寿设计方法可使沥青路面结构使用年限翻一番,相关工作可为既有沥青路面延寿设计方法和体系的构建及应用提供有价值的参考和见解,以满足中国长寿命公路建设工程发展需求;既有沥青路面延寿设计是道路工程可持续发展的重要课题,未来应加强长寿命沥青路面技术的研究和推广,提高路面的综合质量,满足不断增长的道路运输需求,为建设优质、高效、绿色、安全的交通基础设施做出更大贡献。

关键词：路面工程长寿命既有道路高速公路沥青路面延寿设计

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侧向地应力对深挖方红层软岩路基上拱的影响研究

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岩石力学与工程学报 2024年第10期43卷 2396-2404页

作者：张锐罗辉余雷秦灵伟张喜伟吴高桥长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114 长沙理工大学极端环境绿色长寿道路工程全国重点试验室湖南长沙410114 湖南中核岩土工程有限责任公司湖南长沙410003 中国铁路经济规划研究院有限公司北京100038

为揭示侧向地应力对红层软岩路基上拱变形的影响,提出相应的计算分析方法及参数获取方法。采用自研的可调控侧向应力的二维变形试验装置,开展不同侧向应力条件下的卸荷回弹试验和浸水湿化膨胀试验,研究侧向应力、加卸荷和湿化膨胀对红... 详细信息

为揭示侧向地应力对红层软岩路基上拱变形的影响,提出相应的计算分析方法及参数获取方法。采用自研的可调控侧向应力的二维变形试验装置,开展不同侧向应力条件下的卸荷回弹试验和浸水湿化膨胀试验,研究侧向应力、加卸荷和湿化膨胀对红层软岩变形的影响,通过数值模拟探究深挖方红层软岩路基在侧向地应力影响下的上拱变形机制。研究结果表明:侧向地应力导致的上拱变形量占总变形量的65.8%~67.8%;相较于无侧向应力,有侧向应力条件下上拱变形量增加1.6~1.9倍;湿化膨胀产生的上拱变形量是侧向应力引起上拱变形量的0.5倍。上述因素对上拱变形量的影响大小依次为:开挖卸荷、侧向应力、湿化膨胀。而当侧压力系数增加到0.6以后,对上拱变形影响更为显著。研究表明侧向地应力是红层软岩路基上拱的重要原因之一,研究结果可为红层软岩路基上拱治理提供理论支撑或参考。

关键词：路基基础高速铁路红层软岩路基侧向地应力上拱变形数值模拟