摘要： 在交通基础设施建设快速发展的背景下,道路工程作为国民经济的重要支撑,其质量与耐久性直接关系到交通运输效率、行车安全及社会经济效益。随着交通流量持续增长、车辆荷载不断加重,路面结构承受的力学与环境作用日益复杂,传统道路材料与施工技术已难以满足长期服役需求。因此,深入探究道路工程施工中材料性能与路面耐久性的关联,成为提升道路工程全寿命周期性能的关键。目前,虽已有部分研究关注材料特性对路面性能的影响,但对多因素耦合作用下的耐久性劣化机制、新型材料的长期性能等问题仍缺乏系统性研究。本研究基于材料科学、结构力学等理论,剖析材料性能影响路面耐久性的内在机理,提出优化策略,旨在为道路工程设计、施工及养护提供理论依据与技术支撑,推动道路工程建设的高质量发展。

关键词： 道路工程   钢渣   ARHM-16   路用性能   体积稳定性   经济效益  

摘要： 为提高钢渣在公路建设中的利用率和经济效益,采用5～10 mm、10～15 mm两档钢渣等体积替代同规格天然集料进行ARHM-16沥青混合料配合比设计,通过车辙试验、小梁弯曲试验、冻融劈裂试验和体积膨胀试验等对掺30%钢渣ARHM-16沥青混合料的路用性能和体积稳定性展开研究,并在G30连霍高速玉门～瓜州段提质改造项目铺筑试验段进行路用性能验证和经济效益分析。结果表明,掺加30%的钢渣可显著提高ARHM-16沥青混合料的路用性能,一定程度上降低沥青混合料的体积稳定性;钢渣掺量为30%时,ARHM-16沥青混合料的体积膨胀率为0.66%,动稳定度、残留强度比和残留稳定度均有不同程度地提高,最大弯拉应变基本不变。现场检测结果表明,掺加30%钢渣沥青混合料的渗水系数减小,压实度、劈裂强度均有所提高,具备更优的路用性能,并可节约材料成本约2.5%。研究结果有助于进一步推动钢渣在公路工程中的规模化应用。

关键词： 道路工程   聚氨酯预聚体改性沥青   短期老化   性能   微观特性  

摘要： 为研究短期老化对聚氨酯预聚体改性沥青性能及微观特性的影响,选用基质沥青、聚氨酯预聚体、相容剂和扩链剂制备聚氨酯预聚体改性沥青,并通过旋转薄膜烘箱加热试验(RTFOT)进行短期老化。采用针入度、软化点、延度、温度扫描试验和多应力蠕变恢复试验研究了短期老化前后聚氨酯预聚体改性沥青的基本性能、流变性能和蠕变恢复性能;采用傅里叶变化红外光谱试验、荧光显微镜试验和原子力显微镜试验研究了短期老化前后聚氨酯预聚体改性沥青的化学组成、相容性、微观形貌及黏附力。研究结果表明,聚氨酯预聚体改性剂中的异氰酸酯与基质沥青发生交联反应,提高了沥青的高温稳定性。短期老化后,聚氨酯预聚体改性沥青的针入度和延度下降,软化点明显增大。综合考虑车辙因子、疲劳因子及其老化指数,聚氨酯预聚体改性沥青短期老化后的抗变形能力增强,抗疲劳性能变差。推荐聚氨酯预聚体掺量为15%,具有良好的抗老化性能。短期老化后,聚氨酯预聚体改性沥青的羰基指数值变大,表面形貌呈现明暗交替的蜂状结构,其均方根粗糙度(Rq)和平均粗糙度(Ra)呈增大趋势,沥青表面粗糙度增大。同时,其微观黏附力增大,提升了沥青的黏附性能。

关键词： 道路工程   沥青混合料   光纤光栅应变传感器   力学响应   影响规律   模量增强系数  

摘要： 为研究内置传感器影响沥青混合料力学性能的变化规律与封装材料模量取值范围,进行了内置光纤光栅应变传感器的沥青混合料4点弯曲仿真试验,提出了力学响应评价指标和模量增强系数,分析了应变传感器及封装材料模量对应力应变响应行为的影响,确定了模量增强系数范围。研究结果表明:高模量传感器的置入改变了沥青混合料水平应力应变分布;应力集中系数、最大拉应变衰减系数及中性面距梁顶距离随传感器模量和模量增强系数的增加呈现先急剧增加后稳定增加的趋势;模量增强系数利于影响程度的量化分析,所建立的关联模型可表征该系数与评价指标的关系;在实际工程中,推荐沥青混合料内置应变传感器使用模量增强系数区间为[8,20]的封装材料封装。

关键词： 道路工程   改性乳化沥青   水性树脂   制备工艺   性能评价  

摘要： 为探究水性树脂改性乳化沥青的制备工艺及改性剂掺入方式对其工作性能的影响,基于水性聚氨酯(WPU)/丁苯胶乳(SBR)、水性环氧树脂(WER)/WPU/水性丙烯酸酯(WA)和WER/WPU/SBR等3种复合改性剂,制备了不同类型水性树脂改性乳化沥青;基于机械搅拌和高速剪切两种制备工艺,以及一次掺入和多次分别掺入两种改性剂掺入方式,对比分析了不同类型水性树脂改性乳化沥青的颗粒粒径、拉伸性能与黏结性能,明确了不同制备工艺和改性剂掺入方式对水性树脂改性乳化沥青工作性能的影响规律。结果表明:机械搅拌法制备的改性乳化沥青具有更优的工作性能,相比于高速剪切法,其平均粒径低5.24%～13.09%,拉伸强度高3.23%～13.18%,断裂伸长率高0.58%～12.49%,拉拔强度高5.95%～11.24%;相比于一次掺入改性剂,多次分别掺入改性剂制备的改性乳化沥青工作性能更优,但总体差距较小。研究成果为水性树脂改性乳化沥青的进一步推广应用奠定了坚实基础。

关键词： 道路工程   无接缝水泥混凝土路面   高延性混凝土   有限元模拟   结构设计  

摘要： 水泥混凝土路面接缝导致行车舒适度差,易引发路面病害且维修困难。为消除接缝的不利影响,提出采用高延性水泥混凝土(Engineered Cementitious Composites,ECC)作为连接段设置在水泥混凝土路面接缝处,形成无接缝水泥混凝土路面(Jointless cement concrete pavement,JCCP)。通过构建JCCP结构有限元模型,并考虑荷载应力和温度应力的影响,研究并分析了车辆荷载大小、ECC连接段宽度和厚度、锚固钢筋参数对JCCP力学响应的影响,并确定了JCCP的临界荷位。结果表明:JCCP的临界荷位位于诱导缝正上方,设置ECC连接段可使面层层底最大拉应力下降50%左右,推荐ECC连接段的宽度为30 cm,厚度为路面板厚度的50%,并选用直径20 mm、间距150 mm及锚固长度为100 mm的锚固钢筋。

关键词： 道路工程   城市道路多风险评价   分布式光纤声波传感   城市道路   声发射  

摘要： 本文针对城市道路地下空洞隐患探测和地面风险事件分类问题,提出了一种基于分布式光纤声波传感(DAS)与声发射(AE)信号特征的城市道路多风险评价方法。首先,提出了一种基于相位互相关的DAS通道数据可靠性指标β的计算方法,用于评估光纤通道数据质量,以初步判断周边道路地下空洞隐患。同时,鉴于DAS与AE在声信号处理上的相似性,提取了DAS信号中的AE方面31个常见的时域、频域及复合特征,并使用皮尔逊相关系数进行特征相关性分析,以去除冗余特征以优化特征维度。进一步地,基于单一特征的核密度估计和二维高斯分布拟合构建异常判断方法,确定置信区间,并将超出置信区间的通道判定为异常。随后,结合主成分分析(PCA)降维与DBSCAN聚类算法进一步定位异常通道,并取2种方法的并集以识别地下异常区域。最后,通过可靠性指标β值分布的统计分析,利用均值和方差量化地面风险事件特征进行不同地面风险事件的分类,并结合PCA与K-means聚类算法进一步对事件进行分类,并利用聚类结果验证可靠性指标β值在事件区分中的有效性。试验结果表明,本文提出的多风险评价方法有效地实现了城市道路地下空洞隐患的异常区域探测以及地面风险事件分类,为城市道路的智能监测与安全预警提供了新的技术路径。

关键词： 道路工程   Pasternak地基   石墨烯增强复合材料层合板   热环境   改进移动克里金插值   临界屈曲荷载  

摘要： 地基板模型常用于道路桥梁刚性路面、高速列车面板减震层、建筑物承载基础等重要工程结构。基于改进移动克里金(improved moving kriging,IMK)插值和一阶剪切变形理论(first-order shear deformation theory,FSDT),提出了一种分析热环境下Pasternak地基上功能梯度石墨烯增强复合材料(functionally graded graphene reinforced composite,FG-GRC)层合板屈曲的无网格法。层合板每层的石墨烯纳米片(graphene nanoplatelets,GPLs)体积分数可能不同,从而形成功能梯度材料。FG-GRC层合板的基体和GPLs所有热-机属性都与温度有关,并采用扩展的Halpin-Tsai微观力学模型估算纳米复合材料的热-机属性和石墨烯效能参数。首先基于FSDT给出了FG-GRC层合板的能量泛函,再将Pasternak地基势能进行叠加,接着采用IMK对问题域进行离散,最后通过最小势能原理推导出热环境下Pasternak地基上FG-GRC层合板屈曲的无网格控制方程。通过与已有文献进行比较,验证了该方法的收敛性及有效性,并基于该方法讨论了GPLs分布模式、层合方案、环境温度、地基刚度系数、边界条件等对FG-GRC层合板临界屈曲荷载的影响。

关键词： 道路工程   钢渣沥青混合料   比热容   导热系数   热扩散系数   热传导时间  

摘要： 采用自行开发的沥青混合料热物性测量系统，测定了不同骨料种类、级配类型、沥青种类、钢渣掺量下沥青混合料的比热容、导热系数和热扩散系数，并模拟了钢渣、石灰岩、玄武岩集料在加热升温以及混合料冷却降温过程中的热传导时间规律。结果表明，钢渣沥青混合料的导热系数和热扩散系数均大于石灰岩和玄武岩，但比热容相对较小；混合料比热容、导热系数和热扩散系数大小与级配的关系均为：SMA-10 ＞AC-10 ＞OGFC-10；改性沥青混合料比热容相对较小，而导热系数和热扩散系数相对较大；钢渣沥青混合料的导热系数和热扩散系数与钢渣掺量呈正相关，比热容与钢渣掺量呈负相关；钢渣混合料的热传导时间最短，温度上升速率最快，但储热能力较差。

关键词： 道路工程   排水   管道  

摘要： 为解决市政道路排水管道施工质量差、渗漏水严重导致路面不均匀沉降等问题,依据给水排水管道验收规范及设计文件,对常见施工质量问题及重难点进行研究,建立样板引路模型,针对不同工程地质条件及施工环境,采取不同的质量控制手段,从技术措施、管理措施、社会环境因素分析问题解决办法,得出了控制关键工序的要点技术措施、为相关工程提供指导与参考.