低温开裂是沥青路面早期损坏的主要现象之一。随着对路面使用性能的要求不断提高,低温开裂问题也越来越受到道路工程研究者的重视。同时,建立准确的低温开裂预估模型也是寒冷地区沥青路面结构选择与材料设计的基础。低温开裂预估模型主要包括力学经验模型与统计模型两类。本文是以加拿大学者Haas提出的低温开裂统计模型为基础,针对我国的道路状况补充并完善了Haas低温开裂预估模型,并通过试验路的裂缝调查研究,分析了低温开裂预估模型的适用性,可为我国沥青路面低温抗裂设计提供参考。
桥面铺装问题解决的前提是明确铺装层结构的受力状态及特点。采用三维有限元分析方法,建立了完整的简支T梁混凝土桥,确定了临界荷位,分析了在非均布荷载作用下,不同沥青铺装层结构组合的力学响应。分析显示,当荷载完全作用于边梁一侧时,对铺装结构最为不利;非均布荷载对铺装层结构的力学响应有很大影响,凸型荷载产生的最大剪应力或是层间剪应力都明显大于凹型荷载产生的应力;铺装层间水平方向的相对滑移趋势随面层厚度的增大,显著减小;合理的材料设计和结构组合对沥青混凝土桥面铺装具有重要意义。
利用室内试验方法,对水泥掺入量、塑料发泡颗粒体积含有量、养护龄期、养护环境等因素对塑料发泡颗粒轻质土强度发挥的影响进行了分析,得到了塑料发泡颗粒轻质土的强度发挥在各种不同因素影响下的变化规律。结果表明,轻质土的强度随轻质土中水泥含有量的提高及龄期的延长而增长,可以用指数函数描述轻质土强度与龄期、水泥含有量之间的相关关系;增大轻质土中塑料发泡颗粒体积比,引起轻质土的强度下降;水下环境对轻质土的强度发挥不利,为利于轻质土的强度发挥,在工程应用中应考虑采用有效的排水措施或尽量在水上部位使用。
基于孔压静力触探(CPTU)的原理,简要介绍了利用CPTU试验求解地基土固结系数的理论方法,并以Tor-stensson理论模型为例,详细叙述了利用CPTU试验资料探求地基土固结系数的方法和步骤。结合连盐高速公路灌云三标的CPTU试验进行了实例计算,结果表明,现场所得的固结系数较室内试验的固结系数大1~2个数量级,与其他研究者的结果一致;在淤泥土层内,现场固结系数较室内试验所得的固结系数变化小,与现场资料反演值很接近;若采用此方法为实际工程提供设计固结系数时,进行修正后效果会更好。
通过冷再生混合料疲劳试验方法,对3种添加剂稳定的冷再生基层混合料进行了疲劳试验,总结了疲劳方程及疲劳曲线,对比分析了3种添加剂稳定的冷再生基层混合料疲劳试验结果,并从疲劳曲线特征及疲劳破坏特征两方面,同普通半刚性材料的疲劳性能进行了比较分析。结果表明,石灰粉煤灰稳定的再生混合料抗疲劳性能最好,其次是水泥粉煤灰,7%水泥稳定的再生混合料抗疲劳性能较差;再生混合料的疲劳特性与普通半刚性材料存在较大差异,在较低应力比下,其具有更为优越的疲劳性能,并且其疲劳寿命对应力比变化的敏感程度要低于普通半刚性材料。
按照SHRP胶结料试验方法,评价了沥青再生剂对老化沥青再生的性能,采用浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验等比较和评价了再生沥青混合料的性能,并结合沥青路面现场热再生项目,进行了经济性分析。研究表明,沥青再生剂可以将老化沥青再生至新鲜沥青性能水平,各项性能指标均满足SHRP PG64-22要求。同时再生剂可以综合提高和改善老化沥青铣刨料的路用性能,与单纯掺加新鲜沥青混合料的再生方式相比,掺加沥青再生剂的再生混合料体系更加均匀,各项性能指标明显改善。与传统的铣刨、加铺方式相比,现场热再生可以节约39.7%的工程费用。
采用三维空间实体单元,在分析连续箱梁桥温度应力分布规律的基础上,研究了温度梯度、箱梁的肋板与顶板刚度比以及跨径比等参数变化对温度应力的影响,并分析比较了按《公路桥涵设计通用规范》JTJ 021-89版和JTG D60-2004版计算的温度应力。结果表明,在JTG D60-2004版温度梯度荷载作用下,箱梁顶板上下缘产生较大的横向拉应力,顶底板上下缘产生较大的纵向拉应力,产生较大温度应力处与实桥出现裂缝的部位基本吻合,从中揭示了温度应力对既有混凝土连续箱梁桥开裂的影响。
基于北京市快速路上的检测器所采集的历史数据,经过数据筛选,剔除判别,小波滤噪平稳处理,聚类分析等过程,建立了交通状态演变系列的历史样本数据库。基于所构建的历史数据库,通过数值试验,确定了状态向量、距离匹配原则,K近邻值等参量,构建了一种基于K近邻的非参数回归短时交通预测模型,实现了对路段行程速度的短时预测。最后,利用随机选取的历史数据系列对预测模型的精度进行了检验。结果表明,预测算法的精度可以达到90%以上,可以很好地满足ITS应用系统对于交通预测数据的精度要求。
首先回顾了运动学波理论的研究进展,根据高速公路作业区汇合交通流特性,利用运动学波理论建立了高速公路作业区交通流模型。进而对高速公路作业区的交通波动做了理论上的分析,根据瓶颈处上下游的交通需求和供给的不同关系归纳了4种不同情形,以一种最为复杂的情形为例从理论上分析了作业区内激波的动态变化过程,绘出了交通流基本图和车辆轨迹图中的各种激波的示意图。最后以实际算例的形式详细计算了理论分析的结果,并针对结果对高速公路作业区的交通控制策略提出了建议,为高速公路作业区的交通控制奠定了理论基础。
针对大型建设项目的交通影响评价问题,利用物元分析理论,提出了基于物元分析的交通影响评价模型。分析了大型建设项目交通影响因素,选取项目的开发类型、建筑面积、开发强度、路网所处区位、路段饱和度、有无信号控制、离开建设项目的距离等10个评价指标,将项目对周边路网的影响分为大、中、小、较小4个等级,通过确定待评物元、建立节域物元矩阵、经典域物元矩阵、计算各评价指标权重和综合关联隶属度,得到了项目对周边路网的影响大小,并通过实例说明了模型的应用。结果表明,将物元分析理论用于大型建设项目的交通影响评价是可行的,能够定量评价项目交通影响的大小,并具有较高精度。
在分析HCM2000 Back of Queue模型计算值偏大的原因中,提出了信号交叉口车辆拖延行为的概念,分析了拖延行为导致Back of Queue模型偏大的2种情况。建立了车辆拖延行为3阶段模型,重点推导了拖延行为模型中,低匀速行驶的时间与不发生拖延行为的正常状况下的停车等待时间之间的关系。根据统计分析,确定低匀速行驶的速度和时间的取值范围,在此基础上推导出车辆发生拖延行为的最大时间间隔Tmax,以及车辆发生拖延行为的条件。讨论了Tmax在考虑拖延行为的排队模型中的应用,是对考虑拖延行为的Back of Queue模型研究的进一步深化。
基于超车行为分析,提出了双车道公路超车行为的两难区域概念,在该区域内超车车辆既无法完成超车动作又不能在避免与对向车辆相撞前安全避让。应用运动学理论建立了下游车队规模、车速、设计车速与两难区域范围以及安全超车视距之间的关系,发现与超越单车的视距要求相比,超越车队所需的安全视距较大,且随着设计车速、下游车队规模以及车速的增大而增大。并发现当流量或车速较大时,两难区域出现的概率较大,且因驾驶者错误估计引发交通事故的机会增多。最后给出了不同下游车队规模条件下安全超车的速度限制及视距要求,为制定安全行车策略以及道路安全管理提供了理论依据。
针对交通阻抗函数模型进行研究。通过对诸如出行费用、出行时间及交通运输方式的服务水平等影响交通阻抗因素的分析,在充分利用了美国联邦公路局的BPR函数和Davidson阻抗函数的优点的同时,针对这两个函数中同时存在的没有把服务水平作为函数变量的这一不足,重点把服务水平这一影响因素融入到阻抗模型中。在服务水平的分析研究上,从安全性、舒适度和便利度3个层面进行剖析,利用两两比较法、专家评判法和AHP法对服务水平进行量化,使定性参数定量化。然后对模型进行修正,最终得到新的交通阻抗函数修正模型。
针对公路线形连续是保证汽车安全行驶的基本要求,结合某高速公路事故多发地段,提出了运行速度与设计速度合理匹配的路线设计理念,分析了高等级公路保证线形连续的条件,讨论了该高速公路事故多发地段(黑点路段)发生事故的原因。结果表明,确定公路几何线形参数必须做到运行速度与设计速度的匹配设计,一方面可保证路线所有相关要素如视距、超高、纵坡、竖曲线半径等指标与设计速度的合理搭配;另一方面,也考虑了公路上绝大多数驾驶员的交通心理需求,更能体现“以人为本”的交通理念。最后提出了满足道路交通安全需要的合理化建议。
对供应链可靠性定量分析问题进行研究。通过对供应链的系统分析,归纳总结了供应链的基本结构模型,并分析了其可靠性的特征量。运用GO法原理,分析出供应链系统中的信号流和操作符,将供应链系统构成图转化为GO图,通过GO运算,求出各信号流的等效故障率,进而求出供应链中消费点的等效可靠度,对供应链网链结构模型的可靠性问题进行定量分析,并通过算例对该方法的应用进行具体说明。结果表明:GO法算法不仅能够计算出整个供应链的可靠性,还可以清楚地得到各环节的可靠性;GO法算法是供应链可靠性评价的一个有效、实用的方法。
