从传热学机理出发,首先在理论上研究了路面结构材料各参数对于沥青路面结构温度的影响,并探讨了阻热型结构层对路面结构温度场的作用。然后对热阻材料需满足的性能进行了分析,并初步选择了数种性能合理的热阻材料。通过室内的热辐射系统模拟了外界太阳能的辐射,并对不同热阻材料组成的结构进行了辐射试验,以研究其结构导热特性。最后对热阻粘封层的经济性进行了对比分析。试验结果表明,在一定时间的高温作用下,功能、厚度适宜的热阻结构层可以改善路面结构温度场,降低中下面层沥青混合料的工作温度,从而提高沥青路面的高温稳定性。
现行沥青路面设计规范以15℃作为测定沥青混合料疲劳性能的试验温度,忽略了地区之间存在明显的温度差异。根据路面弹性力学层状理论,对控制应力与应变2种疲劳加载模式进行分析,讨论了适用于路面实际疲劳状况的加载模式。分析了影响沥青路面疲劳寿命的因素,并采用SHELL方法,根据Miner法则计算疲劳当量温度,提出了日疲劳当量温度的计算公式,计算了我国8地区的年疲劳当量温度,讨论了不同地区疲劳当量温度的取值范围和取值方法。研究结果表明,控制应变模式较适用于我国路面实际情况,不同地区路面疲劳试验温度与气温和沥青层厚度之间存在e指数函数关系。
为解决公路软基处理方案优选的决策问题,针对软基处理方案优选决策多属性、确定性与不确定性共存的特点,在分析了目前公路软基处理方案优选决策中存在的不足后,以评价指标体系的建立为基础,建立了基于语言变量和熵权的模糊物元决策分析方法:首先确定了基于语言变量的评价集,引入模糊数描述语言变量;采用熵权与决策者的主观权重相结合的方法确定评价指标的综合权重;在模糊物元分析原理的基础上,用方案的各项评价指标及其相应的模糊量值构造复合模糊物元,通过计算与标准模糊物元之间的海明贴近度来实现方案的排序与择优,以此确定最佳软基处理方案。研究结果表明:该决策方法综合考虑了公路软基处理方案优选时经济、技术和环境等因素的影响,通过模糊物元分析为处理评价指标值精确数与模糊数并存的决策问题提供了一条可行路径。最后实例研究证明了该方法应用于公路软基处理方案优选的有效性和可行性。
由于隧道具有特殊的工作环境和复杂的交通状况,选择适合的路面结构类型非常重要。但应用传统方法定量评判隧道路面结构类型较困难,导致路面选型主观性较强。结合宁淮高速公路老山隧道实际情况,综合考虑经济合理性、技术可行性、行驶质量、隧道级别等4个影响隧道路面选型的主要因素,应用模糊数学理论中的二级模糊综合评判准则建立数学模型,采取专家咨询法分析路面选型综合影响因素的影响权重,比较了沥青混凝土与水泥混凝土2种常用的路面结构类型在隧道内的适用性,为老山隧道采用沥青路面的定量综合评判提供了理论基础,在一定程度上克服了选择过程的主观因素,使隧道路面类型的选择结果更具有客观性,更具有科学性。
针对西南山区高液限土地基特殊的工程性质,结合砂石垫层和土工格栅在地基加固中共同作用的特点,用土工格栅加筋垫层来加固高液限土地基。利用平面应变弹塑性有限元数值分析方法,对这种加固方式的作用机理进行了分析,结果表明加筋垫层能显著改善地基的受力和变形性状,增强地基的稳定性。同时,对加筋位置、加筋层数、筋材模量等参数对加固效果的影响及其规律进行了研究和总结。最后,通过比较离心模型试验与数值分析结果后发现两者相差不大,说明数值分析所采用的本构关系、计算模型和参数是合理的,数值模拟能较好的反映高液限土地基加固后的变形规律,数值分析的结果具有可信度。
为了深入研究盐渍土地区粗颗粒盐渍土的工程特性及其作为路基填料的可用性指标,从盐胀的主要控制因素土、水、盐、温、力5个方面,采用均匀设计方法,通过一系列的室内单次降温盐胀试验,研究了砾类硫酸盐渍土的盐胀特性及其盐胀规律。试验结果表明,影响砾类硫酸盐渍土盐胀量大小的主要控制因素是含盐量、含水率及其初始干容重,且这3个因素互为联系彼此影响,上覆附加荷载对盐胀量大小的增长具有很强的抑制作用;粗颗粒盐渍土盐胀增长活跃温度区间主要为-5~5℃,其活跃温度区间主要控制因素是含水率;如果土样初始干容重较低,盐胀过程中土体会发生体缩现象。
针对软土地基上旧路加宽工程中不可避免的新旧路基间不均匀沉降问题,提出了换填一定厚度的软基并在路堤底部铺一层土工格栅的处理方法。采用有限元法对不加筋不换填、加筋不换填、加筋换填等几种路基加宽的软基处理方案分别进行了计算分析,得到以下结论:(1)换填与加筋相结合可明显降低软基上新旧路堤下地基的不均匀沉降ΔS;(2)当路堤高度和软基厚度一定时,ΔS随换填深度的增加或格栅抗拉模量的增大而减小,因此可以通过选择适当的换填深度和合适的格栅抗拉模量来达到控制不均匀沉降ΔS的目的。如果给定ΔS的容许值,则换填深度与格栅抗拉模量之间存在最佳组合,此时处理费用最低。提出了确定此最佳组合的方法;(3)当路堤高度不变而软基厚度过大时,或软基厚度不变而路堤高度过大时,即使换填深度达到经济最大深度(通常为3 m),不均匀沉降ΔS仍会超过容许值,该处理方法不宜采用。
采用有限元方法分析LSAM-30基层沥青路面结构的最不利荷位在行车荷载、温度荷载以及两者耦合应力作用下的应力状态,同时与设置相同厚度的ATPB-30、AC-30I基层的应力计算结果进行对比分析,结果表明LSAM-30、ATPB-30基层比AC-30I基层有较好的缓解反射裂缝的能力。LSAM-30粗骨料多,公称粒径大,因而导热系数大,温缩系数小,回弹模量小,可有效减小结构层层间温度梯度,进而减小层间温度应力,同时其表现出的足够的柔性也可以充分地吸收裂缝处的应变能,因而具有较强的防裂能力。通过工程实例对比分析了LSAM-30、ATPB-30、AC-30I,3种基层的防裂性能。通过长期实际使用情况表明,铺设LSMA基层的路面使用状况良好、未发现裂缝生长迹象,而铺设其他2种基层的路面则出现了不同程度的裂缝,结果表明LSMA基层具有明显的防裂性能。
选用车辙试验和恒定高度重复剪切试验(RSCH)来进行掺加PR系列添加剂沥青混合料的高温性能研究。两者试验结果的对比分析表明,由于动稳定度及车辙深度2个指标经常出现背离,因此车辙试验不适合用来评价掺加PR系列添加剂混合料的高温性能;而RSCH所得到的K1、K2、N和γ各个指标呈现出很好的相关性和一致性,能很好的对掺加PR系列添加剂混合料的高温性能进行评价。RSCH试验结果表明,就高温抗剪性能而言,掺加PR PLAST S(PR.S)添加剂混合料最好,掺加PR FLEX MODULE(PR.M)添加剂混合料次之,未掺加PR系列添加剂混合料最差。
对润扬大桥悬索桥160 d的梁端位移响应与钢箱梁温度实测数据进行了季节相关性研究,并应用于结构的整体状态监测。针对润扬大桥悬索桥梁端位移与温度之间明显的季节相关性,采用6次多项式模型对梁端位移-温度进行了统计建模,并采用均值控制图法对梁端位移的异常变化进行了判别分类。主梁南北端由于温度引起的梁端位移年变化幅度分别为38.8、37.4 cm,而采用均值控制图法可以识别出由于结构损伤所引起的梁端位移0.8 cm的异常变化。结果表明,本文方法可以有效地消除温度的季节变化对悬索桥实测梁端位移的影响,较好地识别出结构损伤引起梁端位移的异常变化。
通过9个试件的剥离破坏试验,对高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固层与混凝土界面剥离破坏的影响因素进行了定量分析。试验研究表明,加固层长度小于有效锚固长度,则剥离承载力随着加固层长度的增加而提高;加固层长度大于有效锚固长度,则继续增加加固层长度将不能继续提高剥离承载力,但可以改善破坏过程的延性。此外,加固龄期、加固构件表面粗糙度、混凝土和聚合物砂浆强度也是影响剥离强度的主要因素。根据试验结果,提出了加固层剥离强度计算公式,可用于相关工程方面的计算分析。
在综合考虑结构几何非线性和静风荷载非线性的基础上,引用大跨度桥梁非线性静风稳定分析理论,采用增量双重迭代搜索法对大跨度斜拉桥进行了非线性静风稳定分析,并编制了相应的计算程序。分别计算了苏通大桥在低、高雷诺数下的空气静力稳定性。对比计算结果发现,雷诺数效应对桥梁静风失稳临界风速有较大影响,高雷诺数下的静风失稳临界风速比低雷诺数的静风失稳临界风速低,并结合高、低雷诺数下三分力系数曲线形状差异,分析了在雷诺数效应下桥梁跨中断面侧向位移、竖向位移、转角响应随风速的变化。
以黄埔大桥北汊桥独塔双索面扁平钢箱梁斜拉桥为工程背景,采用混合单元建立三维有限元模型,分析了梯度温度变化、桁架式纵隔板位置和刚度对悬拼施工中钢箱梁的横向变形问题的影响,并提出了一些相应的优化措施。分析结果表明:在自重和吊装作用力情况下,被吊装梁段和吊机作用梁段两者的变形差很大,使得梁段组装产生很大困难;钢梁自重及截面刚度是影响截面变形的主要因素。梯度正温差比负温差对截面的变形影响更大,梁段的吊装对接应该安排在气温稳定的时间。提高纵隔板的刚度和合理的布置位置可有效改善梁段整体刚度,减少截面变形差,使得吊装对接施工顺利进行。
基于连拱隧道支护结构繁多,施工工序复杂,同时由于施工影响,现场监测数据较少且数据误差较大,造成传统方法很难用于连拱隧道的施工变形预测。针对于此,支持向量回归(SVR)算法可以任意精度逼近任意函数,与神经网络相比具有小样本、全局优化和泛化性能好的优点。本文结合铜黄高速公路富溪连拱隧道的施工变形监测,采用遗传算法来优化支持向量回归算法的模型参数,形成GA-SVR算法,建立起了连拱隧道变形预测的GA-SVR智能模型。采用此模型对富溪隧道后继开挖的监测时间点进行变形预测,并与GA-BP模型对比可以看出本文所建立的GA-SVR智能模型具有极高的预测精度,完全可用于连拱隧道施工期的变形预测,也为类似工程提供了借鉴。
首先研究了跨缆吊机架设法、缆索吊机架设法、桥面吊机悬臂拼装架设法和顶推架设法4种悬索桥钢桁加劲梁施工架设方法,根据坝陵河大桥的建设条件,综合考虑施工安全、质量、工期、环保和经济性等因素,推荐采用桥面吊机悬臂拼装架设法。在此基础上,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中的3种连接方式:全铰法、无铰逐次刚接法和有铰逐次刚接法,综合考虑施工安全、质量和工期要求,推荐采用有铰逐次刚接法。此外,研究了钢桁加劲梁在悬臂拼装过程中架设前端吊索的牵引方案。最后,研究了靠索塔首次节段、标准节段以及合龙段等3个关键阶段的架设方案。桥面吊机悬臂拼装方案为我国西部地区大跨钢桁加劲梁悬索桥的设计和施工提供了1种新的方法。
为分析小半径曲线隧道射流风机布置方式对风机升压折减效率的影响,优化曲线公路隧道射流风机布置方式,采用CFD方法对曲线隧道内多种风机布置方式及射流特性进行三维数值模拟计算分析。结果表明,改变并列风机组横向位置,以隧道断面轴对称线为基准向隧道内侧移动0.5 m风机折减效率最高,其余位置风机折减效率不同程度下降;在满足隧道内建筑限界要求的基础上,风机组离拱顶越远风机折减效率越大;曲线隧道内,风机射流受到曲壁面的影响,射流特性较直线隧道更为复杂,风机诱导段距离约为90 m,风机组纵向间距应大于100 m。
施工期盾构隧道的上浮问题随着盾构隧道的大量修建而引起了广泛关注。基于盾构隧道施工中的上浮问题,系统分析了隧道上浮原因,将其归纳为上浮力作用、轴向偏心荷载作用、切口水压影响、地基回弹作用、上覆土的反向压缩效应以及砂土液化等6个方面;重点分析了因上浮力引起的隧道上浮的抗浮计算模式:从横向和纵向角度提出了局部及纵向总体2种抗浮计算模式。在局部抗浮计算模式中,依据上浮力的特性和作用范围,分为单一管片错动分析模式和整环管片错动分析模式;在纵向总体抗浮计算模式中,讨论了纵向沉降与上浮的异同,进而说明了二者的相通性;并分析了2种抗浮计算模式的适应性。
为了使路内外停车设施合理分布,减小停车成本,满足城市停车需求,保证城市动、静态交通的整体效率,从路内外停车设施的关系出发,比较路内外停车设施的车辆停放特性及泊车者的停车行为特性,得出路内停车行为发生的特点;并且通过分析路内停车设施对动态交通的影响,建立了离散和连续的延误评价分析模型。假设停车需求与路外停车场已知,在综合考虑路内停车设施对动态交通的影响、绕行距离、步行距离及泊位供应量的基础上,提出一种多层次、多目标优化模型。用遗传算法求解,算例计算结果表明,与路外停车场协调设置路内停车带,不仅能满足停车需求,而且能使平均绕行距离和平均步行距离分别减少80%和65.5%。
通过分析在满足一定可靠性要求条件下出行者追求总预期出行时间最小的择路行为,定义交通网络的惯常均衡态。以不同的出行者会增加相异的出行时间预算为假设前提,建立相应的多用户变分不等式交通分配模型。这一模型不仅具有不依赖具体路阻函数形式的一般化建模特征,而且避免了现有文献中必须处理非凸约束集的问题,因此可以对模型的解进行定性分析。针对该模型,提出相应的求解算法。由于求解算法仅需对现有的网络交通分配算法加以局部修改即可实现,因此可被应用于实际规模的网络分析。通过算例结果的比较分析说明新模型及算法不仅有效,而且更符合现实。
针对目前的路径规划系统普遍采用距离最短或时间最少等单一指标,不能自动识别驾驶员路径选择习惯,为驾驶员自适应地提供符合驾驶员偏好的诱导路径的问题,设计了自适应路径规划系统的框架,提出了一种基于驾驶员路径选择偏好的自适应路径规划算法。算法中设计了基于驾驶员路径选择偏好的多目标路阻函数、基于主成分分析和加权评分分析的评价指标确定方法以及驾驶员路径选择偏好权重的确定方法。最后,利用MapX、Visual C++和Access数据库联合开发出了自适应路径规划系统,并用长春市驾驶员的实例数据验证了系统的有效性和算法模型的正确性。
为提高交通流预测的预测精度和预测速度,提出了用非线性回归支持向量机与主成分分析相结合进行交通流预测的方法。主成分分析用来对交通流预测的预测变量进行特征抽取,用较少的主成分代替原预测变量,将生成的主成分输入到非线性回归支持向量机,进行交通流预测,支持向量机的核参数利用Bayesian推理进行确定。通过对济南市交通数据的实例分析来验证该方法的有效性。结果表明,非线性回归支持向量机与主成分分析相结合进行交通流预测不但可以提高交通流预测的精度,同时还可以降低预测所需的计算量,满足交通流预测的实时性要求,预测精度比目前常用交通流预测方法的预测精度有所提高。
针对切削式路侧振动带、陶瓷道钉路侧振动带以及热熔型路侧振动带,通过实践应用和现场测试,分析了这3种类型振动带对不同车型的警示效果,提出了振动带主要设计要素变化对警示效果的影响规律。结果表明,切削式振动带对小轿车主要靠噪音警示,振动警示次之,对重型货车的警示效果一般;陶瓷道钉振动带对小轿车而言振动警示主导,噪音警示次之,对重型货车主要依靠振动警示;热熔型振动带对小轿车主要依靠噪音警示,振动警示一般,而对重型货车的警示效果均较弱,并给出了3种路侧振动带的建议尺寸。结合实践应用,对3种类型振动带的施工工艺、施工要点、施工成本以及适用场合给出了建议。
通过引入物流业务外包比例λ这一变量来研究制造企业物流业务分别采用自营、外包以及两者共存的模式下制造企业和物流企业经济效益的变化。在建模过程中,综合考虑制造企业物流业务外包与自营的成本和收益,建立相应的数学模型,讨论在制造企业利润最大的情况下,产品销售价格与物流业务外包比例λ的关系,并分析的变化对制造企业产品销售价格、销售量、企业利润、物流企业利润,以及总利润造成的影响。通过经济学的比较静态分析得出随着λ的不断增大,制造企业的产品价格降低,销售量增加,企业利润增加,物流企业的利润也明显增加的结论。最后,通过实例验证了模型在理论上的合理性和正确性。
分析了安徽省二级公路收费存在收费规模大、收费标准高、收费效益差、收费站点设置不合理、债务负担沉重等具有普遍性的问题。针对这些问题,从我国公路发展方向及提高整个公路网的运行效益等角度,提出应尽快撤除二级公路收费站点;从收费公路兼具公共性和商品性两重属性出发,提出政府财政应承担部分债务的偿还;结合《收费公路管理条例》相关内容,提出实行收费公路"统贷统还"以及二级公路与高速公路捆绑还贷等策略。这些研究结论对解决目前二级公路收费存在的问题具有参考价值。
