公路线形质量对行车的舒适性和安全性有着非常重要的影响,如何合理有效地对其进行评价是一个有待解决的问题。从驾驶员行车时接受道路信息的角度出发,提出了道路特征信息变化率的概念,并作为评价公路线形质量的定量指标运用到平面线形、纵断面线形和平纵组合的评价研究中。研究表明:平曲线半径越小,驾驶员接受的道路特性信息变化率越大,驾驶员负担也越重;此外,平曲线长度、竖曲线半径及平纵组合都对道路特性信息变化率有较大的影响。研究成果可为改善公路线形,提高行车安全提供依据。
为了分析具有排水性沥青面层的半刚性基层路面的温度场,建立了二维有限元模型来对半刚性基层路面的温度场进行预估,并对沪宁高速镇江支线两种结构形式的沥青路面的温度场进行了长时间的监测。发现排水性沥青上面层底面的夏季日最高温度较普通密级配沥青路面低2℃左右,冬季最低温度高1℃左右;排水性沥青路面的半刚性基层顶面日温度变幅较普通密级配沥青混凝土路面低3～4℃;建立的温度预估模型计算结果与实测温度相差较小。结果表明,排水性沥青面层有很好的温度调节作用,能有效改善半刚性基层的温度状况;建立的温度模型可以对半刚性基层路面的温度场进行可靠的预估。
应用线弹性断裂力学有限元程序,对一系列沥青混凝土偏直裂纹的扩展路径依据标准的三点弯曲梁试件解析。结果表明,随着预制裂纹偏离梁中线距离的增加,裂纹的起裂角和峰值荷载都增大。当集中荷载一定时,预制裂纹越长,应力强度因子越大;当预制裂纹长度与梁高比率a/W为0.4时,裂纹起裂角最大。I型应力强度因子和裂纹起裂角与比率a/W之间可分别用三次多项式很好地拟合。裂纹扩展路径总体上遵循一定的规律。试验结果表明,由于沥青混凝土材料颗粒的不均匀性,裂纹扩展路径通常沿着集料颗粒边界扩展而很少切断颗粒。虽然裂纹尖端处于I-II复合型应力状态下,但拉应力仍然是裂纹扩展的主要驱动力。
沥青路面的基层材料种类繁多,模量变化范围很大,而基层模量对路面结构力学有重要的影响。选取3种典型的路面结构,选用4种实测轮胎接地荷载,建立三维有限元路面结构模型,分析基层模量变化时的力学响应。结果显示,基层模量的增加对路面使用寿命有2种不同的影响趋势,一方面可以减少沥青层层底弯拉应变,从而增加沥青路面的疲劳寿命;另一方面,表面层最大剪应力呈明显的增大趋势,容易产生路表面局部早期损坏。在此基础上,给出基层模量的合理范围建议值。最后,提出增加一个抗剪指标以控制基层的模量。
基于Novozhilov理论,对弯箱梁桥结构进行了力学分析。首先引入Novozhilov理论,推导了有限曲条应变矩阵和条元刚度矩阵,利用谐函数正交性解决了刚度矩阵元素耦合问题,并利用坐标解决了条元刚度矩阵元素数值积分问题,接着推导了曲条单元平衡方程和弯曲箱梁整体平衡方程,给出了求解广义应力的具体计算步骤。对一典型实例,通过选取不同的级数项数及作用不同的节线荷载等,得出了若干有关应用Novozhilov理论进行弯箱梁桥分析的重要结论和规律。研究表明,有限曲条法是分析弯箱梁桥的有效计算方法。
制作了体外配置碳纤维(CFRP)筋预应力混凝土薄壁箱梁模型,对模型箱梁从CFRP预应力筋张拉、加载至混凝土开裂这一过程进行了试验研究,研究了预应力损失和均布荷载作用下箱梁跨中截面应力-应变分布规律、受压翼缘有效分布宽度系数、跨中挠度、抗裂性能以及CFRP体外预应力筋的应力变化情况,试验表明该箱梁具有良好的抗裂性能与变形性能,混凝土开裂引起顶板受压翼缘有效分布宽度系数增加小于5%。该研究为CFRP体外预应力筋在混凝土薄壁箱梁中的推广应用提供了可靠的试验依据。
绥芬河斜拉桥是我国采用水平转体施工长度最长的斜拉桥,文中以绥芬河斜拉桥转体施工过程为背景,在斜拉桥转体施工前后分别进行24 h温度效应观测的基础上,首先运用最小二乘法对斜拉桥主梁和索塔温差公式中的参数及相关材料的线膨胀系数进行了识别,然后运用有限元方法对本桥转体施工前后温度效应进行了理论计算。比较理论计算结果与实测资料,分析温度效应对平面转体施工斜拉桥的影响,提出斜拉桥转体施工会因日照方位的变化引起结构的不对称偏位,相对活动转盘中心产生温度不稳定力矩,使结构整体发生倾斜。
随着车辆质量、速度的逐渐增大和桥梁结构的逐渐轻柔化,车桥相互作用问题越来越受到关注。分别应用拉格朗日方程和模态叠加法建立三维非线性车辆模型和桥梁的振动方程,车轮与桥梁在接触点满足接触力和位移协调条件,利用迭代技术求解二者的相互作用问题。并以公路斜桥为分析对象,研究了不同斜交角、不同车辆行驶状态下以及不同行车速度情况下,横向不同梁的动挠度和动态增量。结果显示,斜交角、车辆行驶状态以及车速均是影响桥梁动反应的重要因素;当车辆行驶速度在30、40 km/h左右时,梁的动态增量达到最大;而且随着斜交角的增大,离车辆行驶位置越远的梁的动态增量也越大。
超长桩的出现给桩基理论研究与工程实践提出了新的课题与挑战,针对工程中的实际情况对超长桩提出了有效桩长的问题。运用数学和力学知识,在假定计算模型的基础上,从理论上推导了超长桩的有效桩长的计算公式。结果表明,有效桩长与工作荷载下的桩顶沉降、桩身刚度及桩顶工作荷载有关。并运用有限元程序,对不同桩长的情况进行了数值模拟计算,进一步探讨了桩长对单桩承载性状的影响,结果表明,当桩长超过一定程度后,通过增加桩长来提高单桩承载力是十分有限的,因此无限制地增加桩长是没有意义的。
以独立交叉口为对象,考虑用地约束的前提下,对设置立交的交通条件(临界交通量)问题进行了较全面深入分析和研究。分别从驾驶员心理和成本效益理论两个层面对临界交通量的确定方法展开研究,首先,基于驾驶员心理特征确定设置立交的临界延误;基于成本效益理论,在规定的投资回收期下,确定临界延误;通过绘制延误-交通量的关系曲线,基于两种临界延误,采用图解法反推得到临界交通量值。研究结果表明,两种计算结果有一定差别,需要进一步对其中的参数进行分析。
提出了一种基于Zuo Binwu矩阵算法的判别交通流混沌的最大Lyapunov指数改进算法,并用这种改进算法和功率谱法研究了高速公路实测交通流的混沌问题。绘制了高速公路交通流实测的时间序列的功率谱曲线。通过分析这种车头间距的功率谱曲线,可以明显地观察到交通流频谱出现了噪声和宽峰的变化。应用最大Lyapunov指数改进算法计算这些时间序列的最大Lyapunov指数,用它判定实测交通流是否存在混沌现象。结果表明高速公路实测交通流中存在混沌现象。最后对结果作了分析,得出了对于研究与应用交通流有益的结论。
提出适合在高速公路网规划阶段进行的立交等级划分和形式选择的实用方法。该方法首先选取25种具有代表性的立交形式作为分析对象,然后提取这些立交形式的通行能力、设计车速、复杂程度、占地面积、造价等有关规模等级方面的技术指标作为变量进行聚类分析,最后根据聚类分析结果将这些典型立交形式划分为不同规模和等级,每一级中包含有数个立交基本形式,它们具有相近的技术指标、规模和特点,并有各自的适用条件和范围。为检验该方法的实用性,选取安徽省高速公路网规划进行了实例分析。
作者研究分析了直接影响汽车行驶安全性能的汽车制动系统的重要组成部分,阐述了以油或空气作为传力介质的传统制动系统必将被全电的制动系统——线控制动系统所取代,线控制动系统是未来制动系统的发展方向。介绍了线控制动系统的分类、结构和工作原理;建立了线控制动系统和制动执行器的数学模型,以1/4车辆模型为研究对象,设计了模糊控制器,并在Matlab/Simulink下进行了仿真分析。仿真结果表明,模糊控制对线控制动系统的防抱死特性取得了理想的控制效果。
ITIO问题是现代物流配送系统中重要的问题,一对多配送网络中ITIO问题是以一对多配送网络为研究对象,是解决ITIO问题的一个基础。解决这一问题,应该用双层规划法建立具有随机需求的、多产品的库存与运输整合优化数学模型,并针对问题的复杂性和庞大的计算量而难以得到模型最优解的情况采用改进启发式算法,从一个初始可行解开始,通过反复迭代,协调供需库存之间的影响,不断寻求改进的解,进而求得优化策略。同时也应该考虑VMI模式下的供需双方库存与运输的全面整合优化,从而实现更贴近于大规模现代物流配送实践的数学描述与求解研究。
区域空间运输联系的分布特征是研究空间运输联系的重要组成部分,针对都市圈出现的以轨道交通为骨干,公路交通为主体,支线航空为补充的综合快速客运系统格局,分析了都市圈空间运输联系的基本特征。在京津都市圈现有的区域性交通运输网络体系基础上,通过对其各主要城市之间的客流量的分布状况和运输联系强度,并利用非均衡系数、集中度、公路旅客运输联系强度3个指标来分析京津都市圈空间运输联系的分布特征。结果表明:京津都市圈空间运输联系指向于北京和天津两个中心城市,并且各城市客流分布不均衡。
