在多年调查研究的基础上,发现塔克拉玛干沙漠公路的机械防沙工程体系虽能基本上保证道路畅通,却也存在着一些问题,即该防沙工程体系没有能够依据当地风沙活动的强弱,在不同地貌单元与部位上选用不同规格的固沙芦苇方格;没有能够大规模推广应用可大量减少材料用量且施工省力、质量易于控制的单层固沙芦苇方格;在固沙芦苇方格的维护上更偏重于大面积破坏后的重新栽植,而不是小面积破坏后的及时补栽;在新型固沙措施的研究与应用方面也滞后于生产需要。在分析问题的同时,也提出了相应的改进措施。这些问题的共同影响,明显地提高了机械防沙工程体系的建设与养护成本,导致其防护功效大幅度降低,并最终出现了有被人工防护林生态工程取代的趋势。
路基病害与地质雷达接收到的频率信号是密切相关的,针对北京市道路路面检测的实际需要,进行了路面下空洞及松散区域等隐伏病害的识别研究。通过总结电磁波在地层中传播的响应,分析了仅从时间剖面上识别路基病害的局限性,提出了对数功率谱分析路基隐伏病害的观点,把时间剖面转换为谱剖面。空洞病害对电磁波的频谱响应具有较高灵敏度,利用对数功率谱算法和高斯窗口函数来计算时间窗口的对数功率谱剖面,提高了对空洞这类隐伏病害的识别能力。经过实际测试证明,利用该技术来分析路基隐伏病害具有良好的效果。
根据桩土应力比计算水泥搅拌桩复合地基承载力理论,提出了利用桩土平均瑞利波速评价复合地基承载力的一种新思路。汲取以往动力测试方法的理论研究和工程实践,根据波动有限元方法并结合人工透射边界条件,基于平面应变假设,计算分析了在脉冲荷载作用下,桩距对水泥搅拌桩复合地基中波的传播的影响,同时结合试测数据,也证明了新思路的可行性。利用信号的互相关分析技术,分析了沿着波的传播方向上地表各点运动的相关性,计算并分析了瑞利波速与地基土、桩的物理力学性质的关系,并分析了桩土平均波速与桩土模量和测点位置的关系。
高速公路沥青路面的车辙是路面主要病害之一,通过对某一高速公路沥青路面的调查与室内试验分析,对车辙发生的规律和时间进行了分析与研究。调查分析结果表明,沥青路面不同层位的车辙贡献量也不同,不同表面层在相同荷载作用下的总车辙量基本相同,同时表面层的厚度变化也较小,说明沥青路面的车辙主要发生在中面层。室内试验表明,沥青路面的车辙与环境温度关系极大,尤其是在沥青的软化点附近,动稳定度和总变形量有明显的拐点。因此,在高温季节通过控制一定时间区段重车的通行是减少车辙的主要手段之一。
首先总结分析了沥青混合料不同疲劳试验方法的特点、两种疲劳试验控制模式的适用范围,建议采用应力控制模式的间接拉伸疲劳试验方法。然后分析了不同试验因素的影响,选定了加载波型,确定了疲劳试验的应力比水平、频率及温度等试验参数的范围。采用旋转压实成型方法,对3种沥青混合料进行试件成型。分别考虑3种空隙率水平,应用均匀试验设计方法,进行了不同温度、频率、应力比水平下的间接拉伸疲劳试验,对试验结果进行了显著性分析,并应用多元线性回归方法,得到了适用于不同荷载条件下基于温度、频率、沥青饱和度、初始应变及初始劲度模量的沥青混合料疲劳模型。与国外疲劳模型进行了对比分析,表明得到的疲劳模型具有较好的比对性,可用于沥青混合料疲劳寿命的预估。
为了研究SBS改性剂与纤维添加剂在沥青混凝土中的高温改性效果,对二者从试验和理论两个方面进行了对比分析。进行了不同温度下SBS改性沥青及添加纤维的沥青动态剪切试验,同时进行了不同温度下SBS改性沥青混合料及添加纤维的沥青混合料的车辙试验。试验结果表明,随着温度的升高,SBS改性沥青混合料和添加纤维的沥青混合料的高温稳定性提高幅度都有较大下降,其中SBS改性沥青对高温稳定性提高幅度降低的比较大,而纤维对高温稳定性提高幅度降低的相对小一些。对SBS改性剂及纤维添加剂的改性机理进行了理论分析,根据分析结果可知,纤维的增粘因子不随温度变化,而改性剂的增粘因子随温度升高而急剧降低,因此,在中低温下改性剂具有更大的增粘效果,而在高温下,纤维则有更好的效果。
首先对新型废料——增钙渣和增钙粉煤灰进行了物理化学性能分析,证明其活性优于普通混凝土。采用正交试验方法对双掺该材料的水泥混凝土的力学强度试验结果进行了极差和方差分析,得出了影响强度性能的因素。采用快冻法等规定的试验方法验证了双掺混凝土的抗冻、收缩、抗磨耗等路用耐久性能。对双掺混凝土的强度和耐久性机理进行了级配调整、改善界面性能、孔结构等3方面的理论分析。对比试验结果表明:双掺增钙渣、增钙灰混凝土的抗压、抗折强度、抗折弹性模量等力学指标达到重交通等级公路要求,抗冻性能、收缩性能与普通砂混凝土相当,抗磨耗性能超过了普通砂混凝土,证明双掺此种材料的水泥混凝土可以满足公路建设的需要,而且还可以减少环境污染,社会意义重大。
针对小样本混凝土强度代表值确定时不能利用数理统计模型的问题,引入了信息扩散原理,提出了小样本条件下混凝土强度代表值确定的实用计算模型。2个混凝土强度检测案例的计算结果表明,利用《公路工程质量检验评定标准》(JTJ071-98)进行灌注桩芯样混凝土强度代表值确定,得到的代表值保证率在95%左右波动,具有不确定性;利用《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:88)进行单一构件混凝土强度推定,推定值的保证率小于95%,对结构的可靠性鉴定而言是偏于不安全的,应引起试验检测人员的充分重视。
针对路基拓宽工程的实际问题,基于大量实体工程调研和理论分析,从损坏类型和损坏机理出发,揭示了路基拓宽工程中的4种损坏模式,包括路基结合部剪切开裂、新老路面结合部弯拉开裂、老路基层顶面开裂和新路基层底面开裂,建立了以变坡率为设计指标的路基拓宽设计方法;并遵循变形协调与控制的基本思想,着重提出了路基拓宽工程处治措施的选择流程,继而采用有限元计算和室内模拟试验的方法,对新老路基结合面处治、拓宽路基填料及压实度控制、路基加筋、支档结构等多种处治措施的处治机理、效果和设计施工要点进行了总结。各项研究成果对路基拓宽工程中处治措施的选择、设计和施工具有重要的借鉴和指导意义。
使用国际上先进的颗粒流离散元程序——PFC2D,根据工程实际情况,建立了石笼挡土墙的PFC2D模型,使其发生向内和向外两种平移模式,测量土中相应深度的土压力,对整体进行了观测和研究。结果表明,(1)墙体向外平移时,在约1 m的深度范围内,各种位移量下的应力值比较接近,在5 m深度处,各种位移量情况下几乎同时达到侧向土压力和竖向土压力的最大值。(2)墙体向内平移时,在1.5 m的深度范围内,各种位移量下的土压力值比较接近而且与深度呈严格的线性关系;在2 m处,土压力都达到了极大值,之后土压力与深度呈现出明显的非线性,逐渐减小,从而提出了主动土压力和被动土压力的深度范围。
结合目前地基处理方法的优缺点,提出搅拌桩和塑料排水板联合处理的方法,即长板短桩工法。为了对长板-短桩工法复合地基的数值模型的合理性作探索和验证,实施了塑料排水板、长板短桩和水泥土搅拌桩试验,根据试验参数,将整个复合地基中的某个单元体分离出来作为研究的对象,采用复合地基单元体法进行数值模拟。以现场量测结果作为数值模型检验的依据,验证了采用复合地基单元体的有限元分析方法可以模拟搅拌桩复合地基、塑料排水板地基以及长板短桩工法地基的固结沉降特性。模拟结果显示,不同方案的沉降值模拟与实测值曲线基本吻合,而平均固结度的对比曲线中,长板短桩段的模拟结果最好,因此该方法更适合长板短桩工法的数值分析。
采用有限元方法对土工织物加固软土路基的效果和机理进行了探讨。对比计算表明:土工织物对软土路基的加固有明显的效果,其弱化了路堤与地基之间塑性区的连接与贯通,可以使路堤的稳定性提高20%以上;土工织物对路基体内沉降等值线形状的影响不大,但相应等值线的数值有所变小,同时使路基体内的沉降速率场数值上变小,分布上更趋于均匀,其可使侧向位移减小15%~25%;仅铺设土工织物对路基体内孔隙水压力影响不大,若要加快孔压的消散,可与塑料排水板联合使用;为了更好地发挥土工织物的加固作用,土工织物应尽量布置在高应力区域。
对新型改性剂路孚8000进行了路用性能研究。进行了不同路孚8000掺量的沥青胶结料的针入度试验、软化点试验,对加入路孚8000改性剂后的沥青混合料进行了车辙试验、弯曲破坏试验、疲劳试验和冻融劈裂试验,并对基质沥青混合料、SBS改性沥青混合料和加入路孚8000的沥青混合料进行了模糊评判分析和经济分析。结果表明,路孚8000对于沥青胶结料的感温性、高温性能有较大的提高;加入路孚8000后,沥青混合料的各项路用性能都得到了较大程度的提高,尤其是高温稳定性得到了极大的提高;并且,路孚8000具有较好的经济性。因此,路孚8000适用于高温地区重交通高等级公路沥青路面,具有优良的性价比。
运用国外先进检测设备红外热像仪对安徽、江苏多条高速公路施工过程中运料车、摊铺机进料口、卸料斗、螺旋布料器轴后等不同离析位置进行定位,总结红外热像仪定性判断温度离析情况的效果。结合红外热像仪判断温差并与PQI(Pavement Quality Indicator)测量路面密实度共同研究温度离析对沥青路面压实度的影响,直观定性分析路面离析情况和找到离析的原因并定量评价路面离析程度及范围,从而为寻找有效解决沥青路面温度离析的方案,实现沥青路面质量全过程控制提供依据。
基于给定的核心混凝土和钢材的三轴本构模型,设定构件内、外两层钢管使用相同的钢材,并考虑核心混凝土和钢管变形协调,应用连续介质力学理论,对中空夹层钢管混凝土短柱进行了弹塑性全过程理论分析,建立了中空夹层钢管混凝土短柱组合弹性模量理论计算公式和应力-应变关系全曲线的理论计算模型。该计算模型形式简单,参数少易确定,便于程序化实现,并与文献资料的试验结果进行了比较,结果表明,该模型能较好地反映试验规律以及组合构件材料物理性能的优点,为中空夹层钢管混凝土组合结构进一步研究奠定了基础。
面向健康诊断的有限元模型通常需要具有较高精度、真正三维模型、构件独立描述的特性,因此,在有限元建模中,要面对更多的细节处理和更严格的误差控制问题。针对悬索桥结构,进行了面向健康诊断的有限元模型误差的研究。分别对加劲梁、塔顶鞍座、主缆线型等建模因素采用不同模型进行了有限元建模。分析了这些不同模型对悬索桥结构的静动态特性的影响特点和程度。通过与试验结果的对比,对不同模型进行了误差分析。在建模诸因素中,鞍座的模型化处理对悬索桥结构的静动态特性影响是最大的。
论述了车辆导航系统中路线优化算法所研究的核心内容,并对由交叉口延误带来的节点权重问题进行了研究。针对以往算法的时间复杂度和空间复杂度高以及拓扑数据难以建立和实时更新的缺陷,构造了方位角算法和转向角算法以解决节点权重问题,并以北京市二环以内的典型路网为研究对象,对上述算法进行了实证研究。理论分析和实际运行的结果表明,这些算法有效地克服了以往解决方案的不足,大大提高了算法的计算速度,并可在各种交通管制措施的限制下,提供有效的路径规划方案。
针对影响交通安全的疲劳驾驶问题,以公路客运行业的营运驾驶员为研究对象,应用人机工程学和试验心理学的理论方法按驾驶时间的不同设计了区组对比的试验方案,并用试验仪器现场采集了99个样本的试验数据,利用F检验和H检验等统计学方法分析了驾驶时间对驾驶员驾驶能力的影响。结果表明:驾驶时间在8~12 h之间,驾驶员的反应能力和注意能力会显著降低,而驾驶员的感知能力和操作能力的降低不明显;驾驶员的主观疲劳感受随驾驶时间的变化不明显。
将Agent技术与Q学习算法相结合,应用到城市交通控制领域中,对单交叉口的交通流进行了控制研究,介绍了路口Agent的结构模型以及基于Q学习算法的学习机制的实现,提出了一种适用于交通控制的奖惩函数。即当红灯相位的饱和度大于绿灯相位的饱和度时,红灯相位的相对警界度在奖惩函数中占主导地位,此时大部分情况下会对Agent进行惩罚;在以后的决策过程中面对类似的交通状态Agent所选择的控制行为更倾向于将通行权切换给下一个相位,反之,Agent所选择的行为倾向于保持当前相位的通行权到下一决策时刻。并通过微观交通仿真软件Paramics对控制算法进行仿真研究,仿真结果表明该方法的控制效果优于定时控制,同时验证了奖惩函数的有效性。
对基于GPS的实时交通信息采集方法开展研究,分别提出了利用GPS返回的经纬度数据和速度数据的两种路段平均速度估计算法。前者通过高斯投影,将WGS-84坐标系的GPS经纬度数据转换为平面直角坐标系的数据,从而计算平均速度。后者从GPS单点测速机理的研究入手,通过速度定积分计算距离得到平均速度。通过现场试验对算法和技术流程进行了验证,并利用实测数据对比了两种算法的计算结果,表明基于GPS的实时交通信息采集技术在实践中是可行和有效的。
以广州市ITS共用信息平台的建设为背景,提出基于出租车GPS定位技术的ITS共用信息平台实时路况信息采集及处理方法。针对ITS共用信息平台信息采集范围大、准确性和实时性要求高的需求特点,具体研究队列方式的道路拓扑存储方法,利用出租车计费器进行奇异数据剔除的方法,分区搜索和边界矩形相结合的GPS地图匹配方法和循环队列与A*算法相结合的路况计算方法等一整套基于出租车GPS定位数据的实时路况信息采集和处理的方法,并提出了基于J2EE架构的平台数据处理服务器的实现方案。广州市ITS共用信息平台示范工程的实际应用表明,该方法具有良好的效果和广泛的应用前景。
基于计划行为理论,从社会心理学的视角研究了行人违规交通行为的动因。通过调查问卷,探讨了态度、主观规范、认知行为控制对行人违规交通行为的影响,构建了最佳行人违规行为模式。研究表明,受访者认为违规行为是方便的、低危险的,40.2%的人有从事违规行为的意愿,说明我国目前民众对违规行为存在侥幸心理;在主观规范上,大部分的受访者认识到违规行为是不应该的,但同时有5成的受访者表示实际有需要行使违规交通行为,说明我国目前的行人交通设施存在着不完善与不合理的地方;在认知行为控制上,调查表明,虽然外界促使行人违规的诱惑较多,加强管理还是可以避免违规行为的。最后,提出了行人交通安全的改善措施,即提高行人的交通法制观念和交通安全常识,加强对行人交通安全的管理,以及从系统和网络的角度完善行人安全设施的设置和管理等。
面对我国道路运输业存在的诸多问题,指出了加强行业管理的重要性,并对道路运输业的经济本质进行了理论分析。尽管世界各国的道路运输行业都不具备自然垄断的形态,但文章仍然在我国首次提出了道路运输业属公用事业范畴的观点,这在一定程度上给出了我国道路运输业管制与放开争议的解决思路。根据我国道路运输行业所处的发展阶段和发展环境,提出了政府对道路运输行业的管理不仅不应消弱,相反应该大大加强的观点。对于竞争不完全的市场,政府的管制是至为必要的;仅强调开放运输市场只会增加竞争的无序和资源的浪费。文章认为今后相当时期对道路运输行业应实施适度管制的管理方针,而管制的重点在于运输市场的准入。
半挂车承载轴偏斜会造成汽车的偏驶现象,为保持半挂车具有良好的技术状况,使其安全、低消耗的运行,最有效办法就是定期对半挂车承载轴进行检测和维修。在分析了半挂车承载轴偏斜角产生的原因及其对车辆使用性能影响的基础上,采用激光测距仪测出左右车轮边缘到半挂车铰接点的水平距离和光电编码器测出激光测距仪所转动的角度,利用距离和角度关系,建立了半挂车承载轴偏斜角的检测数学模型,通过研究,提出了承载轴偏斜角对车辆行驶性能评价的检测方法,为进一步研究承载轴偏斜对半挂车性能的影响提供了理论依据。
