隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度研究

为解决驾驶员在隧道中间段因驾驶疲劳带来的行车安全问题，对隧道驾驶疲劳唤醒段设置长度进行研究。首先，建立疲劳唤醒段的刺激量与其产生疲劳唤醒后对驾驶员的唤醒程度以及唤醒维持时间的相互关系； 然后，进行蓝、紫、青3种色彩，3种亮度及5种刺激持续时间共45种不同刺激量组合下疲劳唤醒段的静态唤醒试验，研究隧道疲劳唤醒段不同刺激量对被试驾驶员唤醒程度的影响规律，建立刺激量与唤醒程度的相关关系模型，得到疲劳唤醒段刺激量应不低于8.84 cd·s/m2； 最后，分析不同刺激量的疲劳唤醒段对驾驶员唤醒的维持时间，建立不同运行速度条件下疲劳唤醒段刺激量与唤醒维持时间的相关关系模型，根据不同运行速度下隧道疲劳唤醒段侧壁可设置的最高亮度，得到不同运行速度下隧道疲劳唤醒段应设置的长度。当设计速度为60、80、100 km/h时，第x（x∈［1, N-1］）处疲劳唤醒段的设置长度分别为160、200、220 m，第N处疲劳唤醒段的设置长度应保证剩余路段驾驶员的正常驾驶，且不低于65、80、90 m。     

多聚磷酸-SBR复合改性沥青流变性能研究

1对PPA(多聚磷酸)-SBR复合改性沥青流变性能进行了研究,对其三大指标、黏度和相容性进行了测试,采用动态剪切流变仪对其高温抗变形性能、弹性恢复性能、耐疲劳性能进行研究,并采用小梁弯曲蠕变试验(BBR)对其低温性能进行了分析。结果表明:随着PPA掺量的增加,复合改性沥青针入度、延度降低,黏度、软化点升高,PPA能够显著提高SBR与沥青的相容性;同时,PPA的掺入能够提高复合改性沥青耐疲劳性能和高温抗变形性能,且64℃车辙因子与软化点之间具有良好的线性相关性;多重应力蠕变试验(MSCR)表明,随着PPA的掺量增加,复合改性沥青弹性恢复率提高,不可恢复蠕变柔量降低,高温稳定性显著提升;BBR试验表明,PPA在低掺量下对沥青低温性能影响不明显,但掺量超过0.9%后,低温性能明显下降,对于本文中PPA/SBR复合改性沥青,建议PPA掺量不超过1%。     

长寿命高性能耐候钢桥研究进展与工程应用

系统归纳与剖析了国内外耐候钢桥的研究新进展及工程应用情况, 总结了稳定耐候锈层的形成机制、选材标准、腐蚀与疲劳损伤机理、耐候构造、耐候螺栓研发以及锈层检测与评价技术等方面的关键科技成果, 梳理并完善了耐候钢桥的适用范围和腐蚀余量设计指标, 提出了耐候钢桥锈层稳定化处理及施工技术要点; 评析了耐候钢桥锈层损伤检测与评价技术、腐蚀损伤养管技术, 结合美、日耐候钢桥工程事故经验教训和中国首批长寿命高性能耐候钢桥建设技术创新成果, 探讨了该领域的技术创新方向。研究结果表明: 耐候锈层由外层的γ-FeOOH、α-FeOOH以及内层的非晶态FeOOH化合物与Fe₃O₄构成, 稳定耐候锈层能否形成与保持, 主要受氯离子、积水和积尘等因素的影响; 建议编制中国高性能耐候钢桥选材区划图谱, 完善稳定耐候锈层构造设计准则; 现代耐候钢桥具有高性能和长寿命的技术特征, 带锈层构造细节的面内应力疲劳、面外变形疲劳试验和数值断裂力学模拟, 以及耐候高强螺栓长期耐损性能研究的推进, 将为建立完善的耐腐蚀、抗疲劳设计准则奠定基础; 人工智能技术的应用将推动长寿命高性能耐候钢桥智能运维技术的重大进步; 应加大研发投入, 建立具有中国自主知识产权的长寿命高性能耐候钢桥设计、建造和运维标准规范体系, 培养高素质的工程技术人才, 推进交通强国建设。      

地锚式悬索桥主缆锚固系统疲劳性能试验

主缆锚固连接器在承受主缆成桥索力的同时仍需承受疲劳荷载作用,为了掌握其在桥梁设计荷载作用下疲劳性能,结合电阻应变、光纤光栅测试技术及磁粉探伤技术,对原型主缆锚固连接器组件开展200万次疲劳荷载性能试验检测。试验检测结果表明:经过200万次循环荷载作用,连接器组件中连接器平板、索股锚头表面状况良好;连接器组件中MJ68拉杆静力、疲劳性能无明显变化;连接器组件完好未发生疲劳破坏,可以满足实际工程桥梁的使用要求。     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

腐蚀钢轨剩余疲劳寿命研究

钢轨表面始终与空气直接接触,在空气中各种腐蚀因素、轨道泄漏的杂散电流影响下很容易发生腐蚀.钢轨受到腐蚀会加剧其应力伤损,使钢轨强度和结构稳定性都受到不利影响,甚至危及线路运营安全.分析钢轨腐蚀机理,揭示钢轨自然腐蚀及杂散电流腐蚀的本质,采用疲劳寿命预测软件,研究腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的有关问题.在此基础上,建立带有腐蚀伤损的在役钢轨剩余寿命分析模型,进行应力疲劳试验和破坏疲劳试验验证模型准确性,并利用模型分析底部腐蚀量、纵向腐蚀长度、轴重、表面粗糙度等因素对腐蚀钢轨剩余疲劳寿命的影响.     

基于车辆运行数据的疲劳驾驶状态检测

疲劳驾驶是导致交通事故的主要原因之一，及时检测疲劳驾驶，并提醒驾驶员集中注意力，对保证安全行车具有重要意义.本文基于CAN(Controller Area Network)总线采集的车辆运行状态数据，提取了18项与驾驶行为相关的特征，并采用随机森林算法对疲劳驾驶进行识别，结果表明整体的识别准确率为0.785，其中召回率为0.61，即61%的疲劳驾驶状态可被识别出来.实验表明，基于车辆运行状态的疲劳驾驶检测具有一定的效果，且与其他客观的疲劳驾驶检测方法(基于驾驶员生理指标和图像面部特征)相比，具有简单方便，不影响驾驶，且成本低的优势.     

降低钢桁梁悬索桥主桁疲劳应力幅的结构体系及其可行性研究

为降低带外伸跨的钢桁梁悬索桥主桁杆件疲劳应力幅,研究不同结构体系对主桁杆件疲劳应力幅的改善效果。从杆件疲劳应力幅和竖向刚度的角度给出最佳方案;并从线路坡度与曲率的角度,研究该方案对列车走行过程中线路的影响,进而确定方案的可行性。结果表明:去除桥塔处的刚性竖向支座,换成吊在主梁下弦节点的弹性吊索,能有效地降低桥塔位置处上弦杆和主梁梁端下弦杆的疲劳应力幅,且主梁的竖向刚度较理想,对列车走行线路影响很小。     

沥青路面抗疲劳断裂半刚性基层强度标准研究

为确保水泥稳定碎石（CSG）基层在交通荷载反复作用的情况下不出现疲劳开裂，提出了基于结构与材料一体化控制的CSG材料强度标准的确定方法；研究了CSG基层的力学特性和疲劳特性，建立了力学强度增长模型、力学指标间的关系模型和疲劳方程；推荐了四川省典型沥青路面抗疲劳断裂的CSG基层强度标准。研究发现:CSG的各项强度指标都随养生龄期呈非线性增长，采用骨架密实结构有利于提高CSG的力学强度。提出的力学强度增长方程可以准确预估不同龄期CSG的力学强度；提出了控制疲劳开裂的CSG基层7天无侧限抗压强度标准与7天劈裂强度标准的确定方法，该方法能实现结构与材料一体化设计，可进一步提升CSG基层的疲劳寿命。