地基的全过程沉降量与时间呈S形曲线关系,可用Logistic模型和Gompertz模型较好地描述。根据Logistic曲线和Gompertz曲线的共性和个性,引用最优加权组合建模理论,以组合模型的对数误差平方和最小为目标函数来确定最优的加权系数,建立了最优加权几何平均组合沉降预测模型。通过工程实例,验证了该最优组合沉降预测模型的可行性。对比计算结果表明,最优组合沉降预测模型的精度不仅比Logistic模型和Gompertz模型的预测精度要高,而且可靠性也优于各个单一预测的模型,是地基沉降观测资料的一种有效分析方法。
在基于均匀设计的VCADRC试验的基础上,利用数字图像处理方法,通过获取各种花岗岩颗粒的形状参数,分析了颗粒几何形状对VCDRC的影响。同时,针对番禺花岗岩,设计了一系列磨耗试验,改变磨耗次数,分析颗粒形状系数与VCADRC的变化规律。结果表明,颗粒的形状系数与VCDRC相关关系高度显著,随着磨耗次数的增加,VCADRC开始逐渐减小,在磨耗过程中,颗粒的形状系数减小,颗粒趋近于球形,VCADRC减小。VCADRC与颗粒自身的物理特性密切相关,颗粒的粗糙程度、表面微观纹理结构也是VCADRC的重要影响因素。集料生产的全面质量控制引入颗粒形状系数指标是非常有必要的,可及时调整料源和生产工艺流程,选择合理的破碎机械设备,生产出质优稳定的路用石料。
接缝是机场水泥混凝土道面结构的重要组成部分,通过分析道面接缝传荷机理,考虑大型军用运输机复杂起落架构型和多轮荷载的作用特点,以伊尔-76为例,采用弹簧单元模拟道面板的接缝传荷,基于"地基-道面结构-飞机轮载"的相互作用,利用有限元软件建立了足尺9块板水泥混凝土道面三维有限元模型。应用该模型,计算了飞机多轮荷载作用下水泥混凝土道面结构的力学响应,时比了考虑与不考虑接缝的差异,并与美国EverFE2.0模型计算结果进行了对比。研究表明所建模型可较好地模拟道面接缝的作用机理,计算应力能更合理地反映道面结构的受力状况。
运用费用-效益分析的观点,对沥青路面预防性养护技术进行了研究。明确了路面预防性养护的定义和技术理念;分析了包括成本效益、交通效益和使用性能效益在内的路面预养护效益;总结了上海地区典型沥青路面预防性养护措施的技术经济特征,并采用等效年度费用法对措施的成本效益进行了分析;以路面预防性养护措施的费用效益分析为核心提出了最佳预防性养护时间的确定方法和相关参数,其中,费用包括预防性养护措施费、中修费和日常养护费用,效益以路面性能曲线下的面积表征。成果表明沥青路面的预防性养护应以合理的费用效益分析为基础,以达到节省路面寿命周期内养护费用的目的。提出的理论、方法、技术和参数。基本解决了建立沥青路面预防性养护体系的关键技术。成果可供相关的研究和应用参考。
以现行《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)为依据,结合钢桥面铺装的几何特征、力学特性,建立设置纵隔板的钢桥面双层铺装拉应力三维有限元计算模型。在结构设计参数常用取值范围内,对设置纵隔板钢桥面双层铺装的拉应力关键影响因素进行正交敏感性分析。通过逐步线性回归方法拟和出钢桥面双层铺装拉应力的近似计算公式,使得铺装层车栽响应隐含式显示化。同时,通过有限元计算和回归拟合分析,对标准单轴双轮轴栽作用下拉应力的计算公式进行修正,得单轴双轮组各级轴栽作用下钢桥面双层铺装拉应力的计算通式,其精度很好,能满足工程设计和理论研究的需要。研究结果可为钢桥面双层铺装结构设计提供近似计算的新方法。
在湖南省临长高速公路和湘耒高速公路建设过程中,采集了总计46 941个路基路面结构质量检验数据,包括路基、路面基层和沥青面层弯沉,路面基层和面层厚度,水泥混凝土路面弯拉强度,运用数理统计方法,编写出随机变量变异性分析的计算机程序,并利用该程序对这些样本数据进行了统计分析。结果表明,正态分布和对数正态分布模型可以很好地描述路基路面结构弯沉、路面结构层厚度、水泥混凝土弯拉强度等参数的概率分布,分析得到的各参数变异系数分布范围基本反映了我国当前高速公路路基路面的实际施工技术水平,可供修订沥青路面、水泥混凝土路面设计和施工规范时参考。
通过不同使用年限微表处路面、普通密级配混凝土路面等10个路段的试验,测试了各路段的路面构造程度、摩擦系数、病害类型以及行驶车辆内外噪音,得出了微表处路面路表特性和使用性能的衰减规律:随着使用年限的延长,路表构造深度有不同程度的下降,使用3年后的微表处路面构造深度与采用AK-13的抗滑表层相当;摆值摩擦系数随年限的增长没有明显衰减;微表处路段的车内外噪音相比于普通路段都有一定程度的增大,且车内噪音与路表的构造深度具有良好的线性关系。接着,通过测试和调查结果分析发现,表面的磨耗损失、轻微程度的泛油、施工不均匀以及级配控制的不严格是导致微表处路面使用性能衰减的主要原因。最后,从原材料、施工要求等方面,提出了对微表处技术进一步发展具有指导作用的建议。
通过对3种沥青静态蠕变试验、动态试验和沥青粘弹性性能的分析,研究了沥青的粘弹性能,得到了3种沥青的蠕变柔量曲线和动态柔量曲线。采用非线性回归法计算分析了沥青的离散延迟时间谱,通过延迟时间谱将沥青的动态柔量转换为蠕变柔量,并将转换值与实测值进行了对比分析。结果表明,转换值与实测值偏差较小,离散时间谱可以很好地转换沥青的动、静态粘弹函数,且物理意义明确。同时,通过比较得知根据短时的蠕变数据可以很好地预测长时的蠕变数据。因此延迟时间谱可以很好地预测沥青的蠕变性能。
为了使室内车辙试验能够较好地模拟现场情况,分析了室内车辙板的隆起部分在整个变形中所占的比例及其影响因素。根据沥青混合料车辙试验中车辙板的变形特征,提出了车辙板侧向隆起高度的量测办法和隆起系数KL的计算方法。通过方差分析,探讨了车辙试件空隙率,试验温度、轮压、试验时间及沥青混合料类型对隆起系数KL的影响。方差分析结果表明:在上述因素中,只有试件空隙率对隆起系数有着显著的影响,且空隙率越大,隆起系数越小。在此基础上,提出了室内车辙试验隆起系数的建议值,对于现行规范中4%空隙率的车辙板而言,隆起系数可取0.5。
根据雨季高速公路拓建工程的特点,研究了3种路床处理措施的技术经济性。基于弯沉指标及(或)压实度指标,若遇降雨,级配碎石方案无法满足设计要求,即级配碎石层实测弯沉大于设计弯沉,且容易在雨季施工中积水;水泥稳定土方案则均匀性难以保证,同时无法满足下雨天气施工质量要求;水泥稳定级配碎石方案的处理层顶面实测弯沉及压实度均可基本满足设计要求,但造价较高。为此,通过理论计算及经济分析,推荐了技术经济可行的处理方案。其中,2%~4%水泥剂量的稳定碎石基本可满足各种类型的路面结构设计要求;8%水泥稳定土造价较低,若能够有效地解决针对扩建工程特点的施工工艺问题可考虑优先使用。
对4种不同塑性细粒土扰动样进行了室内闭式冻胀模拟试验,简述了土的含水量和塑性对冻胀性的影响,即各种细粒土的冻胀性都随着含水量增大而增强;在含水量相同时,土的冻胀性随着塑性增强和颗粒变细而减弱。应用数理统计方法分别得出了各种黏性土和粉土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式,并经综合分析建立了细粒土的冻胀率关于超塑含水量的经验公式。在此基础上,对黏性土、粉土及细粒土进行冻胀性分类研究,并将研究结果与现行规范进行比较,给出合理建议。此外,还取原状样进行了室内冻胀试验并对原状样和扰动样冻胀性试验结果的相容性进行了分析,指出用扰动样模拟试验结果对细粒土进行冻胀性分类研究,是可靠和可行的。
从结构基频、车辆荷载冲击系数和舒适性等方面对钢管混凝土拱桥的车振性能进行分析。应用统计分析方法研究表明,钢管混凝土拱桥的面内基频约为钢拱桥的1.33倍,同时给出了面内基频的简化计算公式。收集了多座钢管混凝土拱桥的实测冲击系数,与现行各国规范进行了比较分析,并通过对实测数据的回归分析,得出钢管混凝土拱桥冲击系数的简化计算公式,可供钢管混凝土拱桥初步设计时冲击系数估算应用。最后对钢管混凝土拱桥的舒适性评价指标进行了探讨,振动速度和振动加速度等动力参数可以较好地反应出钢管混凝土拱桥在汽车荷载通过时的振动情况与振感。
应用空间有限元方法,建立了考虑不同力学因素的扁平曲线箱梁分析模型。通过对不同曲率半径的扁平曲线箱梁桥的静动力特性进行计算分析,明确了结构主要部位的活载支承反力、变位和内力随曲率半径的变化规律;得出了弯曲、翘曲、畸变和剪力滞等应力成分的变化规律和分布特点;分析了曲率半径、翘曲、畸变、剪力滞后和剪心形心不重合等效应对结构自振特性的影响。对移动荷载车列作用下结构空间弯扭耦合振动特性进行研究,得出了位移动力系数及截面应力冲击系数的分布特点。结果表明,位移动力系数随速度增大是幅值和周期都在增大的似半正弦波曲线,并且其随半径增大而逐渐减小。
鉴于我国《公路斜拉桥设计规范》未对部分斜拉桥拉索的允许应力值作具体规定,因此,为定量地研究车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索的疲劳可靠度,在分析斜拉索应力时程的基础上,依据等效疲劳损伤原理,对车辆荷载作用下部分斜拉桥拉索疲劳可靠度进行了研究。通过假定结构疲劳寿命服从威布尔分布,推导出了疲劳可靠度公式和疲劳可靠指标β值,得到了运营车辆组成的模型车辆荷载频值谱,并以某部分斜拉桥为实例进行了验证。结果表明,部分斜拉桥设计中,拉索强度允许应力值是合理的,不会对拉索产生疲劳破坏,因此,可供其他桥梁疲劳设计或疲劳损伤验算时参考。
为了克服用BP网络进行结构损伤位置识别时网络结构确定难、网络训练易陷入局部极小、训练时间长以及处理带噪声数据需要大量的训练样本等问题,提出用SOFM网络进行结构损伤位置识别的方法。分别用SOFM网络和BP网络对一桁架结构进行损伤位置识别,通过比较两种网络的性能发现SOFM网络不但网络结构容易确定,网络训练不存在陷入局部极小的问题,BP网络只有在大量训练样本条件下才能保证网络具有较好的抗噪声能力,若训练样本不足,则BP网络的抗噪声性能较差,而SOFM网络在较少训练样本情况下即可具有良好的抗噪声性能,因而SOFM网络更适合训练样本有限条件下的结构损伤位置识别。
结合不同荷载水平下CFRP(Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastics)筋的粘结应力分布特点,详细分析了荷载传递机制,论证了极限状态时粘结应力分布是光滑平顺的,并指出了BBA模型的不足之处,从而提出了光滑曲线模型,对CFRP筋沿锚固长度方向的粘结应力和轴力计算公式进行了推导,通过算例对光滑曲线模型的可靠性进行了验证。研究表明,极限承载力的计算结果与实测结果吻合较好,但由于理论模型中峰值应力为埋长小于13倍CFRP筋直径的平均粘结应力,它比实际峰值应力小,导致极限承载力的计算结果均比实测结果小;光滑曲线模型比BBA模型更靠近实测结果;锚固长度越大,极限状态下粘结应力分布越不均匀,极限拉力的实测结果与理论结果差值也越大。研究成果可以为粘结式锚具的设计提供参考。
为了对CFRP抗弯加固钢筋混凝土梁裂缝问题进行系统的试验研究及理论分析,采用批量相同截面尺寸试验梁,包括CFRP粘贴加固梁及未经过加固的对比梁进行抗弯承载力测试,试验过程以配筋率、加固量以及加固前有无预裂3种影响因素为控制参量。结果表明,CFRP粘贴加固可以有效地减小裂缝宽度。在对普通钢筋混凝土梁裂缝宽度计算模式分析研究基础上得到了CFRP加固钢筋混凝土梁裂缝宽度的计算模式和计算公式,理论值与实测值吻合较好,能够作为经验公式在实际工程中进行更为经济合理的CFRP材料加固。
将活性粉末混凝土运用于无粘结预应力混凝土叠合梁,梁中未配任何形式的箍筋。通过分析影响活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁抗剪强度的诸多因素,结合试验结果,选取其中最为关键的几个因素,如活性粉末混凝土与后浇混凝土的抗拉强度、截面尺寸、纵向受拉钢筋的配筋率以及有效预应力等,建立了比较符合活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁抗剪强度试验结果的两个公式,并将之与其他现行公式的计算结果进行了对比。结果表明,我国现有公式在计算活性粉末混凝土无粘结预应力叠合梁的抗剪承载力时是偏于保守的。
研究连续组合梁负弯矩区栓钉连接件的抗剪承载力,对处于拉区混凝土中的栓钉连接件,进行9个试件的正交拉剪试验,考虑栓钉直径、混凝土强度及钢纤维配置3个因素。试验数据的极差和方差分析表明,只有栓钉直径是其抗剪承载力的高度显著影响因素,混凝土强度及在混凝土中配置钢纤维对栓钉抗剪承载力的影响均可忽略。对于剪力连接度小于1,混凝土中纵向受拉钢筋应力低于屈服点的情况,混凝土受拉与受压状态下的栓钉承载力没有明显差别。拉区混凝土裂缝首先在栓钉位置开展,在保持剪力连接度不变的条件下,采用小直径栓钉密集布置方案,有利于限制拉区混凝土最大裂缝宽度。
结合城市桥梁工程实际,进行了3根钢箱-混凝土组合梁的试验。探讨了在对称和偏心荷载作用下,施加体外预应力对钢箱-混凝土组合梁受力性能的影响。试验结果表明,在对称荷载作用下,由于体外预应力的作用,钢箱-混凝土组合梁的弹性极限提高了29.17%,极限强度提高了27.72%,刚度提高了54.15%,位移延性提高了18.00%;在偏心荷载作用下,体外预应力钢箱-混凝土组合梁也有较好的力学性能,强度与刚度均高于普通钢箱-混凝土组合梁。试验研究证实,体外预应力技术对提高钢箱-混凝土组合梁的结构性能有重要作用。
重庆珞璜电厂三期工程需运输自重397 t、车货总重470 t的50万kW发电机组的变压器通过2座简支T形梁桥,原桥能力远远不能满足大件通过的需要。通常情况超过桥梁设计荷载标准的重载车过桥是采用对桥梁进行加固的方法,而对超过承载力数倍的简支T形梁桥不仅加固难度大,且既费钱又费时。提出了一种利用原桥墩、台架设临时钢便桥与原桥组合受力共同承担大件通过的运输方案。通过结构设计计算和470 t大件通过珞璜2座桥梁的实践,证明该方法是解决重点建设工程大型设备运输的不仅省钱、省时,而且安全可靠的好方法,为今后大件运输提供了一条新途经。
为分析交通流混沌转化机理,利用Matlab软件编制皮埃莱(Bierley)模型来产生仿真交通流时间序列。在一定参数组合情况下,仿真研究了交通流车队中前后车辆的车头间距变化过程。通过分析这种车头间距的变化曲线,可以明显地观察到交通流混沌运动和有序运动之间的转化过程;在此基础上,通过考虑模型参数和仿真参数变化的大量仿真试验,应用最大Lyapunov指数改进算法对仿真交通流混沌转化的影响因素进行了理论分析。该研究结果有助于进一步理解、解释诸多交通流混沌转化现象,并为短时交通流预测和智能交通控制提供理论依据。
采用非线性双层规划理论构建多式联运货运网络分配模型,模型同时考虑了货物运输应该优先保证货主的利益,以及运输时间、成本的改变对货主决策的影响。根据服务对象的不同引入两个相关联的网络概念——运输网络和集计网络,上层为货主在集计网络上确定各种联运方案的货运量,实现集计网络流量的用户均衡,在进行决策时必须考虑下层承运者的路线选择所引起的路网流量的改变;下层为承运者根据上层的决策在其运输子网络中进行路线选择,实现运输子网络流量的系统均衡,并给出其求解算法实例。模型模拟了货主和承运者的实际决策行为及其相互影响关系,解决了货主和承运者决策分离的问题。
首先介绍了车辆检测算法的3种基本组成部分:检测、验证、跟踪,然后根据算法的组成重点介绍了车辆检测以及跟踪的几种主要算法。车辆检测算法包括基于特征的方法、基于光流场的方法和基于模型的方法,车辆跟踪算法包括基于区域相关的方法、基于活动轮廓的方法、基于特征的方法和MeanShift快速跟踪算法。根据试验结果对各种车辆检测和跟踪方法的优点、缺点以及实际应用中不同情况下适用范围的局限性进行了综合分析。最后在结论部分总结展望了文中介绍的几种车辆检测和跟踪方法的应用前景,并提出了在实际应用时的一些建议和将来的主要研究和发展方向。
在探讨了出行者对交通信息需求特点的基础上,对交通信息分为动态、静态和关联三类。为了充分掌握动态交通信息,设计了基于第3代移动通信技术(3G)的城市交通信息系统3层平台方案,并对其结构与功能进行了研究,重点阐述了由服务器、数据库以及办公管理设备和网络设备组成的交通信息中心及其工作原理,最后以车载设备结合实时交通信息查找最短时间路线为例说明了基于3G技术的城市交通信息系统的功能和优势。该系统使出行者能够通过手持移动终端(手机、PDA等)或者车载设备实时地查询交通信息,因此更加适应交通信息的动态、时变的特性。
AASHTO和我国城市道路设计规范CJJ 37-90推荐的交叉口视距公式所采用的模型为简单的平面交叉(假设为水平相交),而在实际工程设计中存在一些线形特征较为复杂的平纵线形组合的交叉口,若直接运用规范中的视距检验公式进行安全审核将产生很大误差。为解决这一问题,建立了交叉口的三维模型:主要道路上有平纵线形组合、次要道路具有纵坡、交叉角为任意角度,并在相应的视线坐标系下确定了左右向来车的平面坐标。通过对道路表面和道路外建筑进行视线检验,确保驾驶者视线不被道路表面的任一点以及道路外建筑物所阻碍。该模型的应用面较原先的广泛,可对具有复杂线形特征的交叉路口的视距情况进行检验,从而评价道路本身及路口建筑物对行车安全视距的影响,提高交叉口范围内的行车安全保证。
