通过试验测试不同老化时间样品的针入度、软化点和延度比较其相容性和路用流变学性能指标的变化,分析体系宏观稳定性和稳定剂性能特征,并通过形态结构照片分析稳定剂改善的效果。结果表明,加入稳定剂后改性沥青的高温储存稳定性明显改善,同时加入FD-06无硫稳定剂的改性沥青在热储存过程中性能更加稳定,不易离析。沥青中的部分组份具有化学活性,利用其活性点,引入带有活性基团的反应物,并通过被引入分子的化学结构的调节改善SBS与沥青的相容性,从而制备储存稳定性良好的SBS改性沥青。化学改性技术的应用提高了路用改性沥青的性能/价格比。
利用现场实测结果,确定了低温成型的温度范围。通过对AC-13改性沥青混合料在不同压实温度下的密实性、强度特性、水稳定性、高温稳定性及低温抗裂性等指标的室内试验,研究了低温压实对沥青混合料路用性能的影响。结果表明:(1)随着压实温度的降低,沥青混合料的各种性能指标不断变差,其空隙率、压实度、稳定度、常温劈裂强度、动稳定度、低温劈裂强度、低温弯拉强度以及线收缩系数等指标与压实温度具有非线性相关性,而残留稳定度、冻融劈裂残留强度比及低温弯拉应变等指标具有线性相关性;(2)存在一个低温压实临界温度,当压实温度低于此值后,沥青混合料的路用性能显著下降。而当路面施工受条件限制处于冬季低温环境时,可采用此低温临界温度来控制现场压实。
运用试验对比分析SBS改性沥青及Bonifiber纤维对沥青混合料路用性能的影响。首先对SBS改性沥青、70#普通沥青的性能进行对比检测,采用35、50、60℃下的动态剪切试验并以车辙因子G*/sinδ评价沥青的抗永久变形能力。进行了70#沥青混合料、SBS改性沥青混合料、掺加纤维的70#沥青混合料和掺加纤维的SBS改性沥青混合料的路用性能对比试验。研究结果表明,SBS改性沥青的车辙因子远高于70#沥青胶结料,应用SBS改性沥青和博尼维纤维,可以提高混合料的高温抗车辙能力、水稳定性、低温抗裂性、抗疲劳性能和抗老化性能,SBS改性沥青的改善效果优于博尼维纤维,而综合改性的沥青混合料性能最好,从经济角度看,博尼维纤维具有良好的推广价值。
应用红外温度热像仪对沥青路面施工摊铺的温度分布进行了记录,并按照NCAT标准进行分析后指出该标准缺乏条件性,仅仅根据摊铺后的温度和初压的温度难以全面反映和控制路面的质量;对碾压过程中温度场的测定所取得的数据进行统计,发现采用极差、标准差和变异系数3个统计量所表征的温度离散程度不断变化。研究结果表明,施工质量是材料、温度和压实方式三者相互影响的结果。温度离析标准的问题具有条件性、多因素和动态性的特点,可分别对各时段提出要求,碾压与温度变异相协调则温度离析将随碾压过程逐步缩小,反之,将逐步扩大。对压实过程中温度的动态变化积累数据建立模型,针对不同的具体工程可以在试拌试铺中确定实际参数,用以指导碾压工艺与施工组织并确定相应的温度离析标准。
充分了解和掌握Super混合料与AC混合料在材料选择及其设计理念上的差异,以期正确地认识和使用Super混合料。通过室内试验,结合沥青路面工程实践,比较和分析了Super混合料与AC混合料在材料组成、配合比设计方法等方面的主要差异。结果表明:在材料选择方面的主要不同为沥青选择方法、混合料级配组成要求的不同,Super混合料选择沥青时考虑了环境温度和道路荷载情况,S形的Super混合料级配曲线实际上与我国现行规范中的粗级配的AC-C型混合料接近;在配合比设计上的差异主要表现为试件的成型方法不同、试件的体积参数指标要求的不同,这些差异使得这两种混合料具有完全不同的路用性能和施工特性。若采用马歇尔方法设计Super混合料(或粗级配混合料)时,沥青路面可能存在着出现车辙和水损害的隐患。
为解决多因素影响下公路沥青路面预养护对策选择问题,在全面分析各项影响因素和技术对策特点的基础上,综合应用层次分析法、专家打分法和模糊数学理论,建立了预养护对策多层次模糊决策模型:首先确立决策指标的层次结构,通过层次分析法确定了准则层和指标层各个因素的权重赋值;采用专家打分法,建立了方案层个体评判指标的特征矩阵,由模糊数学运算得到各个方案的综合排序,以此确定最佳预养护措施。所建立的决策模型综合考虑了预养护对策的技术、经济和环境等因素的影响,通过层次划分与模糊运算,将定性指标量化,从而具有较高的准确性。结合上海市浦星公路预养护工程进行的实例研究证明了该模型的合理性与有效性。研究成果可为沥青路面预养护决策提供科学的依据。
根据影响边坡治理决策的定量指标(安全稳定系数、期望造价)和定性指标(施工难易程度、边坡治理效果和环境扰动大小),建立各指标的模糊判断矩阵,并将定性指标转换为模糊值,有效组合主、客观权重,建立基于工程模糊集理论的边坡治理方案优化模型。以商州至漫川公路危岩斜坡的防护为例,详细地分析了该方法的应用。计算结果表明:该模型能避免决策或评价结果的主观随意性,减少了目标的客观权重与实际情况之间的误差,符合人工决策的一般过程,较易体现专家的意见和边坡的客观实际情况,有利于提高边坡治理方案优化的决策精度。模型适应性较强,计算量小,有利于推广应用。
研究了单层水平加筋与散体材料桩组合型复合地基的承载力计算方法。在同时考虑水平向加筋体的约束作用及桩土接触面存在剪切力的基础上,依据极限平衡条件推导出水平向加筋和散体材料桩双向组合型复合地基承载力计算公式,可以同时考虑水平加筋以及桩体和土体重力对地基承载力的贡献。通过工程实例,探讨了土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角以及水平加筋对复合地基承载力的影响。分析结果表明,提高土体的内摩擦角、粘聚力、桩土接触面的摩擦角等可以提高复合地基承载力;其他条件相同时,桩顶设置水平加筋层后,地基承载力可以得到较大提高。
根据沉降数据的特性,以最小二乘支持向量机为核心技术构建预测模型,提出了一种路基沉降预测的新方法。由于测量误差不可避免,沉降数据通常含有噪声,不宜直接进行拟合,因此首先采用小波分析的方法对原始沉降数据进行降噪预处理,然后馈送到最小二乘支持向量机完成沉降预测。最后用某高速公路实测数据进行了实例分析,并与BP神经网络预测结果进行了对比,计算结果表明,小波分析结合支持向量机的模型有较好的预测精度,将该模型应用于公路软基沉降预测是可行的和值得研究的。
针对路基和桥梁沉降量不同而造成路桥接合处出现桥头跳车的现象,为确定桥头跳车的定量指标,选取人体加权加速度均方根值作为桥头车辆行驶舒适性的振动指标。将路桥接合处纵断面沉降曲线拟合为指数型曲线之后,建立了路桥接合处路面不平整时域模型,并分析了桥头车辆行驶舒适性的影响因素。分析结果显示车速、路桥过渡段的最大差异沉降量和沉降区段长度对人体的行驶舒适性影响很大。根据分析结果,确定了基于人车路相互作用的路桥接合处差异沉降控制参考标准。研究结果可作为判断桥头是否跳车的依据,也可用于一般路基差异沉降标准的制定。
为了研究桥头跳车问题,对采用双向土工格栅加筋与短搭板相结合的方法在武汉阳逻长江大桥接线上进行了实体工程试验研究,对桥头加筋和没有加筋路堤的分层沉降和地基沉降,以及路堤中的土压力进行了对比观测。建立了考虑土工格栅-土界面接触特性的有限元模型,分析了双向土工格栅加筋层数、层间距、格栅的抗拉模量,桥头路堤填土的模量、粘聚力、内摩擦角和地基土的力学性质时桥头路堤沉降的影响规律。结果表明,采用双向土工格栅加筋和短搭板相结合的方法,可以达到消除桥头跳车的目的;从桥头路堤表面向下以一定层间距布设加筋层,随加筋层数的增多(加筋深度随之增大),外荷引起的附加剪应力能向更深处传递,是加筋效果提高以致桥头差异沉降减小的重要原因,但最大有效加筋深度约为2.5～3.6m;当格栅层数一定时,如果采取等间距布置,适中的层间距时桥头路堤沉降最小;增加填土的弹性模量和内摩擦角或土工格栅的刚度,可以有效降低双向土工格栅加筋的桥头路堤沉降。
应用一种国产油阻尼器进行了斜拉索实索减振试验研究。通过自由振动衰减曲线计算得到了拉索-油阻尼器系统前3阶模态的对数衰减率值。试验结果表明拉索的内阻尼很小,对数衰减率均值小于0.005,频率值则与理论计算值很接近。安装油阻尼器后拉索前3阶模态的对数衰减率均值达到了0.03以上,表明油阻尼器可有效抑制拉索的振动,拉索的频率在安装阻尼器后稍有增大。试验实测得到连接油阻尼器后拉索的对数衰减率值要小于理论计算值,导致这一差异的原因是由于阻尼器支架连接刚度、阻尼器连接件空隙的影响。因此,必须对拉索减振工程中阻尼器支架和连接件的设计安装予以重视。
针对影响桥梁安全性的因素具有较多不定性的特点,应用随机可靠度理论,对在役混凝土桥梁荷载概率模型、抗力概率模型、可靠度评估流程、可靠度计算方法等方面进行了研究。基于可变荷载在评估基准期内的不同取值方式,提出了基于评估荷载发生概率和基于评估基准期荷载极大值的构件可靠度计算方法。从可靠指标的延续性出发,考虑构件抗力随时间变化,提出在役混凝土桥梁可靠度的预测方法。研究结果表明:两种方法可靠指标预测曲线规律是一致的,后者是前者的特例,且比前者偏于安全;预测初期两种方法可靠指标的计算结果与以往方法较为接近,预测后期两种方法可靠指标下降规律与以往方法基本一致。两种方法均偏于安全,对于荷载随时间增长较快的桥梁结构是适用的。
从连续刚构桥病害成因出发,以桥梁实测挠度为基础,采用位移影响矩阵建立非确定性预应力损失与主梁下挠的关系,通过求解非线性约束优化问题,识别非确定性损失大小及分布,可以得到由此产生的内力增量,进而计算桥梁实际受力状态。由于未考虑箱梁开裂及徐变模型误差等因素,预应力非确定性损失识别结果存在一定程度的夸大。通过不同约束条件的敏感性计算,分析了损失比取值范围对损失识别结果及内力计算结果的影响。将此方法应用于某桥的承载力分析中,计算结果与桥梁实际情况符合性较好,对同类桥梁的计算分析及加固设计有一定的参考意义。
针对石拱桥拱圈加固后的正截面承载力计算问题,提出了考虑加固前截面受力状况及加固材料不同力学性能的计算方法。对加固后的拱圈进行应力应变分析,得出界限破坏的3种形式,对每种界限破坏形式利用截面的协调变形和截面材料的应力应变关系,分析了其极限状态时组合截面的相对界限受压区高度,得出加固后石拱圈最后的破坏模式主要与加固前的初应变及加固层的厚度有关。对应于3种破坏形态从理论上推导出套箍法加固石拱圈在二次受力时的正截面承载力计算公式。计算公式充分考虑了加固前的构件应力水平、加固后截面不同材料组成及构件破坏形态的影响,比现有加固规范的计算取值更趋于合理,为同类加固结构的设计和计算提供了依据。
针对目前大跨径桥梁墩项块数值模型建立及分析方法上的不足,研究了大跨径桥梁墩顶块数值分析的单元选择、网格划分、网格密度、模型简化、预应力孔道影响及子模型选取范围等关键问题。通过与实测数据对比分析得出,在分析墩顶块这种复杂结构时,高阶四面体单元及自由网格划分模拟精度较高;将预应力孔道简化为方形孔道时,距离2倍孔道半径范围以外,正应力和主压应力基本相同,距离3倍孔道半径范围以外,主拉应力也基本趋于一致;空间模型选取长度在2倍0号块梁高以上时,各关键点的应力基本趋于一致等结论。本文分析方法为目前墩顶块空间应力分布特点的研究提供了一种重要的分析手段。
通过对山岭隧道中烟囱效应研究现状综述的基础上,利用数值分析手段对依托工程苍岭特长公路隧道中由于受高差及温差等因素影响产生的烟囱效应现象及排烟对策进行分析。研究显示,苍岭隧道的烟囱效应是明显存在的:在纵向通风条件下,单向交通时,下坡隧道(左线)全长范围和上坡隧道(右洞)出口段将产生不利影响;在隧道双向交通时,均存在不利影响。当火灾发生时烟囱效应的不利影响出现不可控制时,会造成潜在的危险。但由于苍岭隧道设计中采取了在顶部设置独立排烟道进行独立排烟的安全措施,使火灾时烟囱效应产生的危险性大大降低。
根据双联拱隧道结构型式特点和新奥法监控量测原理,利用钢弦式土压力盒与DKY-51-2型振弦式传感器记录仪对襄十高速公路3条双联拱隧道中隔墙顶部围岩和支护层间的压力进行量测,并采用光弹性单向应变计对隧道边墙和中隔墙混凝土的应力与应变进行量测。结果表明:中隔墙顶部的压力随时间增加而增大,最大可达到7MPa,且受施工爆破的影响会产生较大的突变;中隔墙混凝土墙身段的应力值普遍小于3MPa,且不同方向、不同深度处应力值有一定的差异。利用2D-σ有限元软件对隧道施工过程中的结构受力状态进行模拟,模拟结果与监测结果吻合较好,说明上述监测手段很好地反应了中隔墙的应力-应变状态,为隧道施工及其稳定性评价提供了指导依据。
为了得到符合我国交通流特性的城市快速路互通立交最小间距,实现城市快速路的安全高效运行,首先对城市快速路互通立交间距的组成要素进行了分析,将其分为加速车道长度、两立交净距和减速车道长度3部分;然后以概率论和微分法相结合的思想,结合主线交通量对加速车道长度进行了研究;以概率论和微分法相结合的思想,结合交通标志的位置设置对互通立交净距进行了研究;运用动力学原理并结合驾驶员的驾驶舒适度对减速车道长度进行了研究。从而得到了城市快速路互通立交最小间距模型。最后计算得到符合我国实际的城市快速路互通立交最小间距值。
针对快速路交织区中车流的频繁交织行为引发车头时距重分布现象,系统研究了快速路交织区车头时距分布的内在规律,得出了城市快速路交织区内车头时距分布随断面流率动态变化的结论。选择北京、上海、广州等7个典型城市的城市快速路系统为研究对象,利用数理统计方法对采集的代表性快速路中A类交织区中车头时距数据进行分车道分断面统计分析,拟合分析及x2检验的结果表明断面流率小于250 veh/h时,车头时距服从负指数分布;当断面流率位于250～750 veh/h时,车头时距服从移位负指数分布,而当断面流率位于750～1500 veh/h时,车头时距则服从Cowan M3分布,为城市快速路交织区的通行能力分析、规划管理等方面的深入研究提供了理论依据。
以单路口交通控制为研究时象,指出了传统单路口控制策略中存在的一些缺陷,提出一种优化的交通信号控制策略:实时自适应控制。按照该策略,采用非固定相序控制方案,并提出了相应相位持续时间的具体算法。然后,建立了实时自适应策略的着色Petri网(CPN)模型,对CPN模型进行静态结构分析和动态仿真分析,检验并确认所提出的策略和算法的可行性;最后,通过建立交通信号控制的评价指标来对该策略进行评价。仿真结果表明,与固定相序、固定相位持续时间的策略相比,该实时自适应控制策略对单一十字路口实现了更为有效和优化的控制。
研究疲劳驾驶状态下驾驶员脑电信号的特征。结合Hilbert-Huang Transform（HHT）方法和近似熵方法,提出了一种新的脑电信号处理方法:HHT近似熵方法,首先用HHT方法把脑电信号分解为多个内在的模式分量,然后求取各个模式分量的近似熵值,探讨疲劳驾驶时脑电信号的非线性特征。在汽车模拟驾驶仪上进行疲劳驾驶,同时用脑电测量仪器测量驾驶员脑电,用HHT近似熵方法对正常静坐、正常驾驶、疲劳静坐、疲劳驾驶4种脑电信号进行具体的分析处理,结果表明d2、d4近似熵比值可以区分4种脑电信号,可以作为疲劳驾驶时的脑电特征。为疲劳驾驶的预警系统研究提供了理论上的一些依据和参考。
运用条件价值评估法,研究道路交通安全经济中统计生命价值评估问题。采用支付卡、单边界两分式和双边界两分式3种问卷格式在北京地区进行关于避免道路交通事故支付意愿的调查。统计分析结果表明,不同问卷格式得到的结果有较大差异,其中:单边界两分式问卷的平均支付意愿最大,双边界两分式问卷次之,支付卡式问卷最小;同时,双边界两分式问卷比单边界两分式问卷更能模拟市场定价过程。在综合比较3种方法的基础上,认为双边界两分式的评估结果比较合适,即为降低2/10 000的道路交通事故死亡概率的平均支付意愿为102.6元,统计生命价值为51.3万元。
基于单目视觉的道路边界检测由于其在车辆辅助驾驶系统中的重要应用价值成为当前计算机视觉和智能车辆领域最为活跃的研究课题之一。指出图像边缘检测现有算法的不足,采用领域平均法对图像进行平滑处理,根据图像的边缘特征运用Prewitt算子实现边缘增强,以获取精确的边缘信息。使用最大熵算法分割二值化图像进一步减少噪声,从而得到良好的道路特征图像数据。利用道路约束条件,建立视觉系统动态感兴趣区域(DAOI),运用改进的Hough变换最终识别道路边界。试验结果表明:本文所述算法不仅能准确、实时检测出道路板边界,而且能有效地抑制噪声,为区域交通智能车辆的换道和超车提供研究基础。
为实现国家"十一五"863重大科研项目——燃料电池城市客车专项的燃料电池城市客车动力性能指标,建立了燃料电池城市客车的整车动力系统结构形式,进而完成新样车的概念设计。对实际目标样车动力驱动系统不同部件(包括电机、变速器、燃料电池、蓄电池)性能参数的合理匹配理论和过程进行了详尽的研究。建立了基于电压控制策略的动力驱动系统仿真模型。仿真结果达到目标样车的动力性能指标,同时建立的仿真模型对进一步深入研究整车控制策略的优化具有重要指导意义。匹配理论和仿真模型对其他类型的电动汽车研究具有一定的参考价值。
机动车污染物的排放量预测是研究降低机动车排放污染对策和专项行动的基础。我国公路营运汽车污染物排放量已经成为机动车污染物排放中不可忽视的组成部分。文章通过对影响营运汽车污染物排放水平的主要因素分析,根据国家环保总局的机动车排放因子的试验测算结果,推算营运汽车排放因子;然后对我国公路营运汽车保有量、年均行驶里程进行的现状分析、建模、计算和趋势预测,最后运用机动车污染物年排放量模型,计算出未来15年内主要特征年的污染物排放总量。根据对以上计算和预测结果分析可知,未来10多年间,营运汽车污染物排放总量呈下降趋势。
