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以路面排水为导向的超高渐变方式
张淑宝;曹宏斌;沈嘉豪;陈建聪;程建川;为解决当前高速公路存在的部分平曲线路段路面积水问题,采用分段线性超高过渡的方法,通过增大超高过渡段中零坡度附近缓坡区间(-1.5%~1.5%)的超高渐变率,达到易积水路段快速过渡的效果,降低路面积水风险、提高车辆驾驶安全性;基于水膜厚度及道路几何特性检验道路渐变段设计,对分段线性与整体线性超高渐变两种方式在同一工况下的模型分析结果与数值计算结果进行对比。结果表明:分段线性超高过渡方式在过渡段坡面坡度分布、排流方向与流线长度以及断面水膜厚度与横向分布指标上更安全;分段线性超高过渡策略能有效减小平坡段路面水膜厚度,缩小路面积水影响区,提高行车安全性,验证了分段线性超高过渡方式的可行性与合理性。
全预制部分包覆钢-混凝土桥墩轴心受压性能
楼纪昂;赵晓华;杜鑫蕾;胡天乐;查支祥;为研究装配式部分包覆钢-混凝土部分预制部分外包组合梁(partially precast partially encased composite,PPEC)柱在轴向荷载作用下的力学性能,设计3根分别采用腹板连接和不同螺栓间距的翼缘连接的PPEC柱和2根现浇部分包覆钢-混凝土组合(partially encased concrete,PEC)柱,并进行轴压试验,分析对比其破坏模式、承载力、延性及应变发展规律。试验结果表明:腹板连接的PPEC柱耗能性能较好,但极限承载力小于现浇PEC柱;翼缘连接的PPEC柱中,螺栓间距为200 mm的试件极限承载力比现浇柱增大约20%,螺栓间距为250 mm的试件延性更优,承载力与现浇柱接近。所有试件均表现出良好的钢结构-混凝土协同工作性能和延性(位移延性系数均大于2.3),满足抗震设计要求。翼缘连接的PPEC柱尤其适用于桥梁桥墩等对承载力要求较高的场景,但需进一步优化螺栓间距平衡承载力与延性。
荧光粉包覆特征及长余辉自发光涂料功能力学性能研究
陈龙;陈瑞璞;冯小伟;陈宏斌;贾海川;何兆益;胡学奎;为探明荧光粉包覆特征并明确长余辉自发光涂料功能力学性能,对比4种原样荧光粉类型及6种包覆方案,优选最佳原样荧光粉、最佳单一包覆方案和复合包覆方案,制备并获取不同荧光粉质量分数下长余辉自发光涂料功能力学性能。结果表明:原样荧光粉SrAl_2O4:Eu2+, Dy3+的耐水解性能最差,但光学性能最优,在初始、转折和末端阶段余辉强度对应是其它3种原样荧光粉的1.5~5.1、1.8~4.4、1.3~1.9倍。单一包覆方案中,方案A和方案B效果最好;复合包覆方案中,方案AC和方案BC效果最好,推荐采用Na_2SiO3或KH570+AA+MMA包覆改性荧光粉。包覆良好的荧光粉外表面存在层状鳞片状构造,产物形状偏椭球型,不规则棱边棱角较少。由涂料光学特征指标得到的荧光粉最佳质量分数均为40%,但由复合包覆荧光粉制备得到的涂料比单一包覆可提高10%质量比例。
SrAl_2O4:Eu2+,Dy3+发光粉有机–无机包覆行为特征的多元评价研究
陈龙;冯小伟;陈瑞璞;胡朋;毛昱;贾海川;张岩;为探明SrAl_2O4:Eu2+, Dy3+发光粉有机-无机包覆行为,分别采用颗粒分布、接触角、表面能及其分量、pH值、发光强度、余辉亮度、衍射峰和结构成分参数,对其形貌粒径、斥水密实、余辉光谱和物相基团性能特征实施多元评价研究。结果表明:包覆产品粒径相较原样发光粉增长了1.2~1.5倍,其中,有机包覆产品平均粒径涨幅是无机包覆产品1.1~1.3倍。氟基无机包覆产品斥水浸润性能最优,被水解破坏概率分别是其他包覆产品和原样发光粉的83%~91%和78%;硅基有机包覆产品自身紧固密实能力较好,被水解破坏概率是氟基无机包覆产品和原样发光粉的43%和10%。不同包覆产品光致激发与发射光谱作用效果规律一致,光学性能由优至劣排序为TEOS包覆、复合包覆、Si69包覆、KH570包覆、CaF2包覆,但发光强度相较原样发光粉对应减小7.2%、15.2%、28.8%、45.9%、53.4%。不同包覆产品初始和实时余辉亮度优劣排序与激发–发射光谱一致,综合推荐采用TEOS单一包覆和TEOS+CaF2复合包覆产品。45°~55°区间衍射峰和1450~1550 cm-1、1600~1900 cm-1和3400~3450 cm-1波数附近Al-O、C=O和-OH官能团结构能从微观角度定性验证发光粉包覆及水解破坏情况。
甲基丙烯酸甲酯路面快速修补材料力学性能分析
叶飞;啜二勇;刘路;杨晓莹;为探究甲基丙烯酸甲酯(Methyl Methacrylate,MMA)胶结料配比,设计以丙烯酸异辛酯(2-Ethylhexyl acrylate,2-EHA)及丙烯酸丁酯(n-butyl Acrylate,BA)两种软单体质量比、两种软单体与硬单体MMA质量比、引发剂过氧化苯甲酰(Benzoyl Peroxide,BPO)与所有单体质量比为变量的正交试验,分析胶结料浇铸体的固化时间、高低温性能、力学强度变化,并基于极差分析和灰色关联分析探究胶结料最佳配比;分析不同胶石比修补材料的抗压强度、抗弯拉强度、抗剪强度随龄期的变化趋势,并与水泥修补材料对比。研究结果表明:BPO引发剂质量与软硬单体总质量之比为2%,固化时间为20~30 min,可满足路面快速修补的现场施工操作要求;软单体与硬单体质量比为20%、2-EHA与BA质量比为3.0:1.0时,胶结料浇铸体的综合性能最优,玻璃化转变温度为123.3℃,温度为-12℃时,低温蠕变劲度模量为472 MPa,拉伸强度和弯曲强度分别为20.8、35.6 MPa,胶结料表面光滑无孔洞;以90 min为节点,前期MMA胶结料与集料质量比为11%的MMA快速修补材料的抗压强度增速较快,后期MMA胶结料与集料的质量比为10%的快速修补材料的抗压强度增速快,养护120 min快速修补材料的抗压强度为固化240 min快速修补材料的86.84%;MMA胶结料与集料的质量比为10%的MMA快速修补材料的养护60 min抗弯拉强度比养护30 min快速修补材料增大10.11%,养护120 min抗弯拉强度比养护90 min增大31.64%;不同MMA胶结料与集料质量比快速修补材料的初期抗剪强度达到养护4 h抗剪强度的77.4%;MMA快速修补材料的抗压强度和抗弯拉强度优于水泥修补料,抗剪强度比水泥修补料小。
基于分子动力学模拟的潮湿环境下沥青老化性能
李强;为研究沥青在潮湿环境下的老化特性,及其对沥青路面使用年限和废旧料再生利用的影响,基于分子动力学模拟探讨湿热老化与热氧老化对沥青微观性能的差异,采用COMPASSII全原子力场构建热氧老化与湿热老化沥青的分子模型,采用软件LAMMPS进行单轴拉伸模拟,分析沥青的应力-应变响应、能量变化及氢键作用等关键参数。研究结果表明:湿热老化沥青在水分渗入作用下形成更多的羰基和亚砜基团,初始密度和总能量明显高于热氧老化沥青;拉伸模拟表明湿热老化沥青的弹性模量显著减小,表现为更高的多方向协同承载能力;水分渗透带来的缺陷导致沥青的应力集中和塑性变形加剧。此研究为沥青老化机制的理解以及其在不同环境下的性能优化提供新视角,并对沥青路面使用年限的评估及废旧料再生利用具有重要参考价值。
硅烷水解调控对钢纤维-水泥界面黏结及增韧效应的影响
李明华;吴继囡;冯兆龙;谭旭翔;王彦敏;齐美丽;为改善钢纤维-水泥基界面的黏结性能和复合材料的韧性,在钢纤维与水泥基体间构建化学-机械协同界面。以KH-550为偶联剂,设计醇水比、p H值和偶联剂在混合料中的质量分数三因素三水平正交试验(共9组),系统探讨硅烷水解-缩合历程对纤维表面形貌及纤维–水泥界面性能及弯曲韧性的影响;通过场发射扫描电镜观察钢纤维表面结构,对试件进行抗压、抗折及弯曲韧性试验。结果表明:1)在中性及弱碱性条件下,经优化水解的硅烷可在纤维表面构筑粗糙层,显著增大表面粗糙度。2)养护14 d时改性纤维的抗折强度比未改性组增大28.7%,等效初始弯曲韧度比与残余弯曲韧度比分别增大约33.0%与35.7%。3)超景深三维显微观测表明,改性纤维周围水泥界面致密、无可见缺陷,且纤维周围C—S—H凝胶质量分数显著增大,证实了硅烷诱导的水化强化-界面密实化协同增韧机制。
矿粉对路用聚氨酯胶浆拉伸性能的影响
刘子怡;李居铜;谭继兴;马年先;范文成;秦天林;许萌;为分析矿粉对聚醚型聚氨酯(polyether polyurethane, PPU)胶浆抗拉强度的影响,分别采用两种产地的石灰岩(L1、L2)、玄武岩(B1、B2)及二者复配矿粉制备PPU胶浆,通过拉伸试验分析矿粉岩性、粉胶比(矿粉与PPU胶结料的体积比,分别为0.20、0.30、0.40、0.50、0.60)及矿粉复配对PPU胶浆抗拉强度的影响规律,通过傅立叶变换红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)研究上述规律的形成机理。结果表明:相同粉胶比下,玄武岩胶浆的整体抗拉强度显著高于石灰岩胶浆;随粉胶比的增大,玄武岩矿粉与L1石灰岩矿粉胶浆的抗拉强度均先增大后减小,L2石灰岩矿粉胶浆的抗拉强度持续减小;拟合分析得出,石灰岩矿粉-PPU胶浆合理粉胶比不大于0.35,玄武岩矿粉-PPU胶浆合理粉胶比为0.20~0.54;制备石灰岩、玄武岩复合矿粉-PPU胶浆,随着L1矿粉占复合矿粉体积分数增大,胶浆抗拉强度先小幅增大后小幅减小再快速减小;FTIR结果显示,玄武岩表面缔结较多羟基,能与PPU中的异氰酸酯基形成强化学键合,界面黏结强度更高;考虑实用性及经济性,可采用石灰岩矿粉部分替代玄武岩矿粉,合理替代体积分数不大于26.6%。
基于分布式存储的移动预冷池选址定容
姚佳辰;高鑫雨;刘华琼;针对传统预冷模式中存在的温控不均、能耗高、设备闲置率高等问题,本文提出一种基于分布式存储理念的移动式预冷池模式,该模式以标准化集装箱式预冷单元作为功能载体,构建可动态调度的分布式预冷资源池,旨在通过资源集中共享与灵活调度解决设施分散化问题并提升利用率。围绕移动预冷池的选址、数量和规模问题,建立了混合整数线性规划模型,并运用遗传算法求解。通过对烟台市进行实证分析,验证了模型的有效性和实用性。研究成果通过动态调度与分级资源池设计,有效解决了预冷设施分散化、利用率低的核心难题,为农产品采后冷链的集约化布局提供了创新路径。
基于CRITIC的交叉口引道区域电动自行车行车风险评估
刘铮;张萌萌;张洁;马晓龙;杨丽平;随着电动自行车数量的激增,交叉口引道区电动自行车冲突显著,传统固定传感器受覆盖范围限制,难以全面反映电动自行车冲突行为。选取我国某城市的道路交叉口引道区为研究对象,采用无人机采集视频,获取电动自行车行车冲突数据,并结合YOLOv8与DeepSORT算法对视频中的目标进行识别与追踪,提取交通流参数,构建风险评价指标体系,建立基于CRITIC(criteria importance through intercriteria correlation)的DRI(driving risk index)行车风险指数模型,融合横向与纵向冲突的电动自行车冲突时间(non-vehicle time to collision,NVTTC)、后侵入时间(post encroachment time,PET)和速度变异系数(coefficient of speed variation,CSV)三项指标,实现电动自行车交通风险评估。结果表明:当密度超过0.035辆/m2、流率大于400-600辆/(h·m)时,行车风险DRI显著升高,表明高密度与高流率会加剧电动自行车冲突;在同一时间内流率一定的情况下,当速度分布表现出较强的离散性时,行车风险水平显著升高;模型验证结果显示,相比传统TTC模型,DRI模型在高风险识别任务中的精确率、召回率和F1指标分别提升14.5%、26.7%和21.4%,在行车风险识别精度和稳定性方面表现更优。研究成果可为城市道路交叉口引道区电动自行车交通风险的分析与动态管理提供科学依据。