首先根据岩溶区桩端溶洞顶板系统的工程特点,引入突变理论和模糊理论,对岩溶区桩端溶洞顶板系统进行多层次目标分解,建立出符合其工程特点的岩溶区桩端溶洞顶板稳定性评判层次结构模型;其次,依据突变理论基本原理,对各评判指标进行突变类型确定和突变类型归一化公式的推导,在此基础上,根据归一化公式进行量化递归运算得到岩溶区桩端溶洞顶板稳定性评判的总突变隶属函数值的计算方法;然后,引入模糊隶属函数构造方法,利用初始模糊隶属函数和突变级数将突变理论和模糊分析结合起来,建立出岩溶区桩端溶洞顶板稳定性分析的突变评判新方法;最后将本文方法应用于工程实例,分析结果验证了该方法的可行性与合理性。
为研究高频振捣对混凝土抗冻性的影响,采用先进的硬化混凝土气泡结构测试设备,通过测定硬化混凝土的气泡特征参数随高频振捣时间增加的变化情况,研究了高频振捣对混凝土抗冻性的影响规律。试验结果表明,经适当高频振捣后,虽然混凝土的含气量有较大损失,但其气泡比表面积增大,气泡间隔系数变化不大。随高频振捣时间的增加,硬化混凝土中气泡总数和小气泡数(直径小于120μm)会出现峰值,而后急剧减少。高频振捣的时间控制在合理范围内,有利于改善引气混凝土的气泡结构,不会对其抗冻性产生不利影响。
复合式路面是指面层由两层不同材料类型和力学性质的结构层复合而成的路面,近年来在我国也有较多应用,而CRC+AC刚柔复合式路面的应用较少。论述了CRC+AC复合式路面的结构组成、结构形式、结构力学特点与优点、层间界面结合技术以及近年来的工程应用等,阐明了CRC+AC的结构受力特性、端部变形特性、层间结构与材料以及其适用条件。研究表明:CRC+AC复合式路面具有良好的整体结构承载能力和使用性能,是一种可充分利用当地资源和材料、结构强度高、使用寿命长、经济性和耐久性好的资源节约和环境友好型的路面结构,是我国重载交通干线高速公路长寿命路面结构的型式之一,并在我国的道路工程中多次应用。
为比较在行车荷载作用下,基层未开裂及开裂状态不同时沥青路面结构内的应力响应情况,采用有限元方法对不同工况分别建立模型,计算分析水泥稳定碎石基层沥青路面在不同水平荷载、层间条件时,结构内的应力分布。分析表明,层间粘结状态是影响裂缝扩展的重要因素;面层-基层粘结不好时,面层底部的拉应力和剪应力值都急剧增长,即使基层不开裂,面层内也会产生由下而上的横向裂缝及沿行车方向的纵向裂缝;已开裂但尚未沿深度方向贯穿基层的横向裂缝在荷载作用下会迅速反射至面层;待基层收缩裂缝充分发展并进行处治后,再铺面层可减少和延缓反射裂缝。
环氧沥青具有与普通沥青和改性沥青不同的粘弹特性。通过-15、0、10、20、30、40℃下的压缩蠕变试验,分析了环氧沥青不同温度下的蠕变特征。根据蠕变力学模型,利用Origin6.0的Non-linear Curve Fit功能,分别对Kelvin模型、3单元模型、2阶广义Kelvin模型、3阶广义Kelvin模型以及修正的2阶广义Kelvin模型不同温度的蠕变行为进行解析。并通过不同温度的粘弹力学模型,分析材料弹性模量及松弛时间的变化特征。结果表明,采用修正的2阶广义Kelvin模型可以较为精确表述材料不同温度的蠕变行为;环氧沥青中沥青以颗粒状、片状等微观形式存在于固化的环氧树脂网络,其粘滞特性被环氧树脂弹性网络所掩盖。
针对目前对沥青路面的开裂机理研究仅属于定性分析的情况,采用断裂力学理论,通过适当的条件假定,建立了带裂缝的沥青路面结构4层体系平面应变分析模型,对正对称荷载与偏荷载作用下、4种极限层间结合状态所对应的沥青面层反射裂缝张拉型应力强度因子KⅠ与剪切型应力强度因子KII进行了回归和分析。结果表明:在各裂缝扩展比例下,张拉型应力强度因子与剪切型应力强度因子同各结构层参数能够呈很好的幂函数关系,可采用分段回归方法和幂函数乘积的形式对应力强度因子进行回归,给出了回归参数,经过检验,回归精度能够满足实际工程精度要求。
为了从细观结构上研究碾压混凝土的劈裂抗拉强度及其尺寸效应,采用随机骨料模型,在细观层次上将碾压混凝土看成是由硬化水泥粉煤灰砂浆体、粗骨料颗粒、二者间的黏结带和砂浆层面构成的三相非均质复合材料;利用有限元方法数值模拟研究碾压混凝土的细观损伤断裂和劈裂抗拉,对其劈裂抗拉强度及其尺寸效应进行了研究。结果表明:黏结带和层面是碾压混凝土劈裂抗拉破坏的薄弱环节;碾压混凝土试件的劈裂抗拉强度存在明显的尺寸效应,和一般的试验规律基本吻合;随机生成骨料结构的方法,可以有效地研究碾压混凝土的细观损伤断裂。
针对弯沉差和唧泥程度与板底脱空的关系在规范中并未有明确说明,且国内外研究也较少的情况,以烟台—威海高速路试验段为依托工程,对板底脱空的弯沉评价指标进行了理论计算,采用贝克曼梁弯沉仪(BB)和落锤式弯沉仪(FWD)对比测量,计算了同板板中、板边中点、板角弯沉差;通过对唧泥观测记录统计分析,提出了根据唧泥高度判别脱空程度的评定标准,分析了唧泥高度的影响因素及变化规律,结合实际钻芯检测数据,建立了唧泥高度与板底脱空量的对应关系。试验路的钻芯复核结果表明,基于唧泥高度的板底脱空判别方法具有较高的可信度和准确度。
为有效提高沥青混合料路面修筑质量,基于沥青面层的离析现象与沥青路面早期损坏的分布特征具有相似性,提出将面层离析率作为沥青路面质量控制的指标之一;通过总结国内外的研究成果提出沥青面层离析的检测方法和指标,在沥青混合料离析分类和离析对路面质量的影响程度的基础上,给出了沥青面层离析率的计算方法。借鉴国外先进工程管理理念和方法,论述了沥青路面工程验收采用激励式的工程支付调节方式的合理性;分析了费用调整(PA)的基本原理和过程,通过评估路面寿命与离析率的关系模型建立了基于离析率与支付之间的关系,并分析了拒绝离析率水平(RSL)和付款因子(PF)的合理范围,提出了实施费用调整的指导方法。
为研究建立公路路线设计标准车型,通过对西部山区双车道公路的实地交通调查,并结合我国在用车型统计,建立了各类营运车辆车型参数数据库;在详细统计分析现有车型的尺寸、载质量和功率质量比分布规律的基础上,以满足85%的车型外廓尺寸和载质量为标准,采用双因素聚类分析方法对各种车型的功率质量比进行聚类分层计算,根据外廓尺寸相近的原则进行归并后,提出了山区公路路线设计车型的小型车、大型车外廓尺寸分类标准。在此分类基础上,研究了用于公路纵断面设计的载重汽车动力性能标准,通过大量实地观测资料和统计分析,提出了载重汽车上坡动力性能曲线,建立了速度折减量与坡度、坡长之间的关系曲线,以速度折减量作为公路纵坡和坡长的设计关键指标。
针对复杂的车桥耦合振动问题,基于D’Alembert原理导出了3轴5自由度车辆的运动方程,考虑了桥面不平度和车辆与桥梁之间的协调条件,推导了车辆与桥梁的相互作用力,基于模态综合理论建立了3轴移动车辆—桥梁耦合振动的微分方程组,编制分析程序并运用HHT方法进行了数值求解。通过算例和某3跨刚架桥的动载试验研究结果验证了该方法的正确性和有效性。对于复杂的多跨桥梁的振型函数可以通过有限元方法求解然后通过插值函数得到,该方法不仅适用于单跨简支梁,也适用于多跨连续梁桥车桥耦合振动问题的求解,具有过程简单,编程方便,计算速度快,且精度很高,特别适合于工程实际问题的计算。
基于傅立叶级数,把箱梁腹板上单根竖向预应力筋简化为作用在无限狭长矩形薄板上的一对大小相等、方向相反的集中力,推导出单筋作用下箱梁腹板预压应力的解析公式。该解析公式与ANSYS程序分析结果比较,两者的竖向压应力分布线形基本吻合,竖向预应力除了在腹板中产生呈正态分布的竖向压应力外,还在其两侧产生较小竖向拉应力,实桥试验进一步证明该解析公式适用于腹板竖向压应力叠加计算。文中最后分析了箱梁桥腹板沿高度竖向预压应力场分布特点,引入修正系数K,提出竖向预应力计算的修正公式,同时绘出不同间距竖向预应力作用下腹板的μ-K曲线图。
针对拉索在服役期间经常出现的钢丝锈蚀及索力松弛病害现象,通过求解拉索微分方程边值问题及讨论索的收敛迭代解,引入Lemaitre的疲劳损伤应变等价原理和几何损伤理论,提出了在工程中拉索的锈蚀程度可通过适当折减拉索材料的弹性模量来表征,在此基础上,建立了计入拉索锈蚀和索力松弛影响的拉索状态UL列式分析方法,并成功运用到实际工程的拉索状态分析中。研究和工程实践表明拉索的锈蚀和索力松弛在服役期间拉索结构状态分析中不容忽视。所提供的方法,考虑了拉索锈蚀及索力松弛病害影响,为大跨度斜拉桥服役期间拉索状态较为精确的非线性分析提供了重要依据。
为了研究开口加劲肋正交异性钢桥面铺装的力学行为特性,通过建立钢箱梁和铺装整体三维有限元模型,分析了荷载作用下铺装层最大拉应力、铺装与钢板层间最大剪应力等技术指标的变化及分布规律。得到如下结论:拉应力是导致铺装出现开裂破坏的主要原因,疲劳裂缝应沿桥梁的纵向;当以拉应力作为控制指标时,钢桥面铺装在距离横隔板0.4 m范围内受力最为不利;开口加劲肋正交异性钢桥面铺装应变水平远大于一般沥青路面;铺装对车辆荷载的应力应变响应具有很强的局部效应;铺装与钢板层间剪应力较大,在铺装结构设计时应注意选择具有较强抗剪强度的粘结材料。
为研究日照作用下钢管混凝土构件截面的温度场,进行了钢管混凝土构件日照作用下的温度场测试,分析了日照作用下截面温度场的分布和变化规律。测试结果表明,日照作用下钢管混凝土构件截面温度场为非均匀场,圆心点的温度变化更多地受到东西向(日照方向)的影响;除圆心点外,截面沿径向的温度变化中,越靠近圆心温度变化越滞后于大气温度;在相同的日照条件下,横放构件的温度变化幅度大于竖立构件;向阳面温度变化大,背阴面温度变化小,横放构件截面最大温差大于竖立构件;截面径向的温差分布可用三次多项式来表示,竖立构件上午截面径向的最大温差和下午截面径向的最大温差相近。
采用在管内核心混凝土中添加膨胀剂使其发生体积膨胀的方法,改善了钢管混凝土特性,提高了钢管混凝土构件的极限承载力。以巫峡长江大桥"化学自预应力钢管砼在桥梁上的应用研究"课题试验成果为基础,针对自预应力钢管混凝土与普通钢管混凝土的区别仅在核心混凝土应力状态不同的特点,建立了混凝土的等效轴心抗压设计强度概念,导出了试件混凝土等效轴心抗压设计强度与膨胀剂掺量(膨胀量)的函数关系,为解决化学自预应力钢管混凝土受压试件极限承载力的计算提供了一种可行和有效的方法,为该种构件的应用和后续研究工作奠定了基础。
为了从众多初步可行的桥梁加固方案中选择最佳方案,研究了组合赋权简化ELECTRE法在桥梁加固方案优选中的应用问题。采用非线性规划方法将层次分析法确定的主观权重和熵值法确定的客观权重进行组合,既考虑了决策者的主观意向,又在一定程度上避免了主观随意性。首次以简化ELECTRE法对备选方案进行综合比选,给出了方案间按优劣程度的完全排序。与经典排序方法ELECTREⅡ相比,简化ELECTRE法排序过程的复杂性和繁琐性,计算效率提高且更便于程序化操作。不再需要设定主观参数,避免了很多主观不确定性因素,提高了分析结果的鲁棒性。算例分析表明选出的最优加固方案与实际采用的相同,并且方案优劣顺序与ELECTREⅡ法、TOPSIS方法的结果一致。
针对Ⅲ级围岩,利用弹塑性三维有限元模型分析了小净距隧道在不同净距下隧道围岩、中隔墙、锚杆及初衬的受力性状。结果表明,两洞围岩应力终值不同,后行洞施工会造成中隔墙应力集中,其应力集中系数随净距减小而增大,应力峰值点位由拱腰与墙脚趋于起拱线;后行洞开挖使先行洞侧围岩松动区扩大,引起中隔墙内锚杆轴向应力增加,对其他部位锚杆受力影响很小;后行洞施工增加先行洞衬砌环向压力,但不会增加衬砌环向负弯矩。对于Ⅲ级围岩,隧道的最小净距取0.5B是合适的,在此净距下,两洞掌子面间的最小间距约为0.5B。
交通部公路科学研究院(国家ITS中心)在公路交通综合试验场实现了智能公路技术展示系统。该系统依托该试验场内3.7 km的环形组合试验路,以基于车路协调理念的在途信息服务与驾驶辅助为主题,集成了近年来智能公路研究领域的典型成果,包括基于位置的交通信息服务(LBS)、车道保持辅助驾驶、视距不良条件下的视野拓展(弯道路段障碍物预警)、动态称重WIM与超载预警、IP接入与出行服务等功能,通过技术展示和试乘试驾,为驾驶员和乘客提供信息服务和安全辅助,体验未来信息社会中的公路交通出行方式。展示活动受到了国内外专家学者的广泛关注和好评。本文将主要介绍该展示系统的功能与实现。
针对交叉口进口道拓宽后形成的短车道,由于其长度的限制,存在因车辆排队溢出而造成阻塞的问题,结合交通流理论和概率论的相关成果,从定性分析和定量计算两方面研究了短车道排队阻塞对信号交叉口通行能力的影响。针对3种不同的信号相位方案,建立了考虑短车道潜在排队阻塞情况下的车道组通行能力计算模型,并通过仿真对模型进行了检验。在此基础上,进行了短车道条件下相关因素对信号交叉口通行能力影响的敏感性分析。研究发现在交叉口进口道存有短车道条件下,短车道长度、信号相位方案对通行能力起主要影响;同时对通行能力而言,存在最佳信号周期。
研究的主要内容为:未设置右转专用相位的信号灯控制道路交叉口右转机动车流与行人和非机动车的冲突行为,包括冲突数据的采集和提取、右转车流受到干扰前后速度与过街时间对比分析以及机非冲突速度-距离模型。以现实交通数据为基础,通过软件提取右转机动车与行人和非机动车冲突数据,建立标准统一的冲突数据库,以此为基础对比分析右转车流正常行驶状态和受到干扰情况下通过道路交叉口时的车速和过街时间,并建立右转车辆距离机非冲突点不同位置时所对应不同速度的统计模型。研究结果对右转专用相位设立标准的建立和相应信号配时方案的设计具有一定的工程指导意义。
运用定性和定量相结合的方法研究智能运输系统(ITS)中综合运输及运输管理关键标准。具体如下:在目前的综合运输及运输管理标准体系表中,对一部分显而易见的标准先用定性的方法分析其是否为关键标准,得出第一部分关键标准。然后对剩下的标准运用层次分析法和聚类分析法相结合的方法,得出第二部分关键标准,即先用层次分析法得出各专家的权重向量表,对所有的权重向量表进行聚类分析,得出综合权重向量,按照综合权重向量确定第二部分关键标准。最后,合并两部分得出综合运输及运输管理关键标准。
采用四自由度车辆振动模型,全面而系统地预测多种条件下的交通振动影响程度,并从振源条件、波的传波途径、传播介质的材料特性选用参数进行计算场地的振动响应。同时,将车辆振动理论与考虑粘性边界条件的有限元法相结合,提出了一种考虑行车条件、路面平整度以及复杂场地条件下振动波传播路径影响的交通振动预测方法。工程实例的分析结果表明,随着车辆载重增大、行车速度提高以及路面平整度下降,车辆轮胎击地反力有一定程度的增大;隔振沟可以有效地控制交通振动引起的加速度和速度响应,但对减轻位移响应效果不明显。
针对公路线形连续是保证汽车安全行驶的基本要求,以运行车速为中介,提出了相邻路段运行车速相协调的路线设计理念,并参考国外双车道公路及国内高等级公路线形连续性评价标准,提出了双车道公路线形连续性评价标准。经实例分析,证实所提标准较为合理,从而为设计和改建双车道公路提供了重要依据。根据分析结果,讨论了该路段事故多发点产生的原因,并提出了相应的改善措施。此外,从驾驶员行驶舒适性的角度对线形的舒适性作出了评价,并提出了双车道公路线形舒适性的评价标准。
针对湿式离合器起步结合过程的几个阶段的工作特点,建立离合器起步的分段控制策略,空行程阶段以一较大占空比快速接合,克服阻力阶段选择合适的初始占空比缩短克服阻力时间,速度增长阶段根据油门开度以及开度变化率的模糊推理和利用发动机转速差进行修正得出用于实时控制的占空比变化率。根据上述控制策略,设计带修正的模糊控制器。通过对控制策略的试验,结果表明实施针对各阶段工作特点的控制策略,起步过程能够在适应驾驶员起步意图的前提下,优化起步冲击度、滑磨功性能指标,同时提高了起步的灵敏度,保证了发动机的稳定运转。
通过对当前我国公路、水路交通基础设施建设的资金需求及融资变化,以及我国保险资金近年来的增长趋势,尤其是2000年到2007年我国保险收入及保险总资产的增长趋势进行深入的分析,充分了解我国保险资金的运用现状。研究我国保险资金投资交通基础设施的相关政策,找出政策中在投资范围、投资方式和投资规模等方面存在的限制。以平安信托保险资金对山西省内三条高速公路进行的股权投资和采用了股权融资方式的京沪高速铁路为例讲解了保险资金投资交通基础设施的个案。根据交通基础设施建设的特点,提出了以交通规费担保建立交通基础设施建设担保资金、发展交通产业投资基金、信托投资和股权投资为引入保险资金的理想投资模式。
应用生态绿化和生态恢复的基本原理,分析了高速公路的绿化问题。研究认为,目前国内在高速公路景观绿化、植物系统的结构、外来物种和挖方边坡绿化等方面存在认识的误区。指出生态功能是高速公路绿化的基本功能,高速公路景观绿化必须服从生态恢复的基本规律,保证植物系统在物种结构、时空结构和营养结构上的异质性;提出外来物种的引种应遵循限制性原则;挖方边坡绿化设计应遵循边坡稳定、水土保持、自然恢复、条件适应和景观协调的原则。高速公路绿化景观与交通功能的评价应充分考虑绿化的动态效应,对于局部特殊路段应通过动态视觉分析验证设计的绿化效果。
