基于陕蒙高速长寿命路面结构组合形式，借助弹性层状体系理论分析了带级配碎石基
层的沥青路面各结构层参数变化时，沥青层内最大剪应力及最大剪应力作用方向的变化规律。
结果表明：沥青层内最大剪应力峰值的位置与沥青层厚度关系最为密切。当沥青层较薄，其
厚度≤11cm时，最大剪应力出现在沥青层底。当沥青层厚度≥12cm时，最大剪应力出现
在6～7cm处。沥青层内最大剪应力及其作用方向受沥青层厚度和水平荷载的影响最显著。水
平力的作用对7cm以上路面结构内的最大剪应力影响巨大，水平荷载越大，相应的最大剪
应力峰值也越大。分析结果为长寿命路面结构设计提供了理论基础。
采用与我国路面结构设计时轴载等效换算类似的方法，按照抗滑指标衰减量等效的原则建立了沥青路面轴载抗滑等效换算公式，并提出了轴数系数和轮组系数的确定方法；基于轴载抗滑等效换算公式，提出了沥青路面抗滑寿命预测方法；以某高速公路为算例，开展不同轮压下SMA16的抗滑性能衰变试验，并借鉴沥青混合料疲劳方程的获得方法，建立了SMA16基于BPN值的抗滑疲劳方程，以此为基础，应用所提出的抗滑性能预测方法预测了该高速公路路面的抗滑寿命。结果表明，该轴载抗滑等效换算方法用于高速公路沥青路面抗滑性能分析是可行的。
通过研究推荐了适用于骨架密实结构水泥粉煤灰稳定集料的粗、细集料级配范围,并给出了混合料中水泥、粉煤灰、粗集料以及细集料等材料比例的计算方法,同时提供了计算过程中相关参数的确定方法.采用该法设计了水泥用量为4%、粉煤灰含量为11%、集料含量为85%的水泥粉煤灰稳定集料,并与水泥用量相同的悬浮密实结构水泥稳定碎石、骨架密实结构水泥稳定集料的抗压强度、温度和干燥收缩系数进行了对比试验.试验结果表明:采用上述计算方法设计的骨架密实结构水泥粉煤灰稳定碎石混合料中粗集料能够形成良好的骨架结构,同时在压实后整体密实,其28、90d的抗压强度大于悬浮密实结构和骨架密实结构水泥稳定集料相应龄期的抗压强度,而且具有较小的温度收缩系数和干燥收缩系数.
为了解决沥青回收过程中矿粉的残留问题,利用非匀相体系沉降分离原理分析了矿粉在沥青回收溶液中的沉降规律;结合分子热运动导致的布朗运动,计算了离心沉降时矿粉的临界沉降粒径和不同粒径矿粉所需的分离时间.结果表明:分离时间随矿粉粒径的减小而增加;随着离心加速度的增加,矿粉临界沉降粒径减小,分离时间缩短;规范规定的离心加速度和分离时间达不到要求的分离效果;离心加速度增至7000g后,矿粉的临界沉降粒径为0.03μm,可满足分离要求,此时离心分离30min矿粉可完全去除.回收沥青试验验证结果显示改进方法对沥青回收过程中矿粉的分离效果较好.
针对旧水泥混凝土路面沥青加铺层的工作特性,以花岗岩AC-13C为研究对象,采用水泥替换矿粉和掺加抗剥落剂的方法研究了花岗岩沥青混合料的材料组成及其路用性能.通过延长水煮时间和沥青与抗剥落剂共同老化评价了抗剥落剂改善集料与沥青粘附性的优劣性;基于性能目标进行了花岗岩沥青混合料的马歇尔试验、车辙试验、水稳性试验、加速老化试验、浸水肯塔堡飞散试验等,并对试验路进行了性能检测.研究结果表明,掺加受热稳定性良好的抗剥落剂是提高花岗岩混合料路用性能的重要保证,且MeadWestvaco抗剥落剂施工存储均匀性良好,运营两年后的路面无相关病害发生.
提出一类用于三维层板的谱单元,使其解决三维层状夹板在半无限地基上受冲击荷载的动力问题.频域内,结构中的每一层被模拟为两节点谱单元或单节点谱单元.层单元中的波动解采用入射波和反射波解的叠加形式.进而利用快速傅立叶变换技术(FFT),得到时域内三维层状夹板的瞬态响应分析的结果.以半无限地基上双层板为例,对其进行了矩形脉冲荷载下的动力响应分析,并与有限元的计算结果进行了对比,两者的吻合良好.通过对不同夹板厚度和弹模的分析比较,得到对于设计隔振系统的优化思路.
为全面把握当前公路工程抗震减灾技术面临的机遇与挑战,回顾了公路工程抗震减灾技术的发展历程,归纳了计算理论从静力法发展到动力法、设防理念从抗震发展到减隔震、设计方法从强度设计发展到性能设计、设防对象从单体工程发展到整体路网设防及从单一地震灾害防御发展到地震等多灾害综合防御等4大发展特点.结合汶川地震、玉树地震实际情况,指出了我国目前路网抗震减灾能力不够强、公路地震灾害信息获取相对困难、次生灾害造成损失严重的现状,提出了公路结构物在地震中总体表现较好的观点.最后,指出了我国公路工程抗震减灾技术应加强路网抗灾能力、公路灾害遥感监测与评估技术、震后次生灾害防治技术、新技术研发与既有技术评价、公路结构物应急检评与应急保通技术等5个方面的研究发展方向.
地震区的桥梁结构要进行抗震设计,所以地震发生后桥梁的破坏情况与抗震标准有密切的关系.为了解国外一些先进国家桥梁抗震设计规范的设防标准和设计方法,结合汶川地震桥梁的破坏情况,对我国、日本、美国、欧洲、新西兰等抗震规范的抗震设防标准、抗震等级和抗震计算方法进行了分析.所有国家的标准或规范都采用多个水准的抗震设计方法和多个抗震等级.对于不同抗震等级的桥梁,各国抗震考虑的方法是不同的,我国规范和美国规范采用不同的重要性系数同时考虑延性的影响,欧洲规范、新西兰规范只考虑重要性不考虑延性的影响,日本规范只考虑延性;在地震计算方法,各国采用的反应谱的形状相似,在考虑场地类别、强度折减及近场效应方面有所不同.
根据顶推连续梁通常具有等截面、等跨(或中间跨采用等跨径、边跨采用较小跨径)的特征,应用以一次落架思想和力法建立的三弯矩方程组,利用数列及其极限,将顶推分2个阶段推得了顶推中连续梁中间各支点弯矩的解析表达式,借此讨论并揭示了顶推中连续梁中间各支点弯矩值随该连续梁两端支承处弯矩和主梁恒载集度的变化规律.根据顶推前端主梁支点弯矩最小的原则,推得了导梁合理长度的计算公式,借助于数值分析得到:导梁抗弯刚度的合理值应为主梁抗弯刚度的0.2倍.进一步给出了导梁参数取合理值时各控制内力的大小.结合实际工程,阐述导梁常用结构形式与设计原则.
为了研究钢板-混凝土组合桥面板的弯曲刚度和变形计算方法,对6块钢板-混凝土组合桥面板试件进行了两点对称集中加载静力试验研究,得到组合桥面板在静载试验下的荷载-跨中挠度试验曲线.考虑到组合桥面板受力性能及构造特点,提出了基于钢筋混凝土受弯构件弯曲刚度计算理论的组合桥面板弯曲刚度的2种简化方法,并分别按照2种简化方法对试验试件在不同荷载水平下的变形进行了计算.计算结果表明,采用这2种简化方法所得到的变形结果与试验结果比较吻合,比一般常用的等效刚度法要准确,建议在工程实践中采用简化计算方法进行组合桥面板刚度计算.
对承载能力不满足要求的装配式预应力混凝土空心板桥采用预应力碳纤维布进行加固,为了了解加固后的装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力,利用Midas/FEA有限元软件建立了预应力碳纤维布加固预应力混凝土空心板桥空间有限元计算模型,进行了加固后装配式预应力混凝土空心板桥极限承载力的全过程分析.研究结果表明:采用预应力碳纤维布对装配式预应力混凝土空心板桥进行加固,可以充分发挥碳纤维布的高强特性,减小钢绞线及混凝土的应力,改善预应力混凝土空心板的受力性能,延缓裂缝的产生;提高预应力混凝土空心板的屈服荷载、极限荷载,使预应力混凝土空心板的承载能力得到提高;增大空心板的刚度,使空心板的挠度明显减小,变形得到有效控制.
多拱肋蝶形拱桥由于拱肋的异化导致结构的受力异常复杂且空间效应明显,拱肋的外倾角、矢跨比、含钢率等各种设计参数均会对该桥型的空间稳定性产生不同程度的影响.以太原市南中环主桥为背景,采用不同的方法对钢管混凝土拱肋进行模拟,并建立全桥空间有限元模型,深入研究了多拱肋蝶形钢管混凝土拱桥的空间稳定性及其影响因素,结果表明:主副拱肋的外倾角对结构稳定性的影响并不明显;存在一个理想的矢跨比值,使得结构的稳定系数最大,结构最为稳定;拱肋的初始缺陷会降低结构的整体稳定性;拱肋刚度的计算方法对稳定系数的影响也较大;增大拱顶附近截面的含钢率有利于增强结构的整体稳定性;拉杆等构件的刚度对结构的稳定性也存在着规律性的影响.
为研究公路钢桥疲劳荷载横向效应,根据公路桥梁的交通特点和过桥车辆的随机性, 采用已推导出的公路钢桥标准疲劳车辆荷载模型,基于PalmgrenMiner线性累积损伤准则,计算构件累积损伤度.运用概率理论分析方法,通过多辆车在同一车道上同时行驶、多辆车在不同车道上同时行驶、多辆车在不同车道上交替行驶,3种公路桥梁横桥向多车效应的情况分析,得出2、3、4车相遇概率与次数的计算方法,最终推导出公路钢桥疲劳设计时考虑横向多车效应确定横向系数的方法.给出适合我国国情的公路钢桥疲劳设计的荷载谱,以及疲劳设计时应采用的横桥向多车效应修正系数.
为了分析信号相位设置对交叉口交通设计的影响,揭示许可相位条件下交通流的运行规律,以许可相位条件下左转车流对饱和流率的修正系数为研究对象,将许可相位条件下的车道分为3类:左转专用车道、直左共用车道和一般直行车道.采用微观交通仿真软件为研究工具,对各种交通条件下的交通运行特征进行了仿真分析,在大量仿真实验数据的基础上,采用回归分析的方法,得到了许可相位条件下左转车流对饱和流率的修正系数的计算模型.该模型无需事先输入信号配时参数,适宜于交通设计阶段进行信号配时时饱和流率的估算.最后通过若干组数据验证了该模型的有效性..
利用交通网络中交通流量与阻抗的对偶均衡关系,提出一个基于节点-路段的交通流分配变分不等式模型.分析网络中流量与阻抗间的对偶关系,将交通流量与出行阻抗看作一对对偶均衡变量.利用这种对偶均衡关系,通过不断调整网络中局部组成元素的平衡关系式,最终得到网络均衡状态.对上述网络流与网络阻抗的制约平衡特征加以抽象,不仅得到一个新的交通流分配模型,而且得到一个模拟出行者行为的启发式模型求解算法.新的模型算法有两个突出优点,一是进行流量分配过程中可避免反复求解联接起讫点对的最短路径,二是可以根据流量分配结果方便的求出任意起讫点间的有效路径集,并明确路径流量.
为提高农村客运线路交通紧凑性和降低运营成本,基于紧凑度的测度理论,根据农村地区客运需求对线路方案进行优化研究,分别计算了放射线模式、区域线模式和循环线模式的交通紧凑度;并在满足同样客运需求的条件下,分析了这3种线路模式的运营成本.结果表明:交通紧凑度是循环线模式最高,区域线模式次之,放射线模式最低;而运营成本是循环线模式最低、放射线模式最高.即客运网络越紧凑,其运营成本越低.故建议在对农村公路客运进行线路优化时,线路模式应由放射线向区域线、循环线转变.这样既提高了客运交通网络紧凑度,方便了农民出行,又可以降低运营成本.
针对采用多种文字对照形式的指路标志视认性问题进行试验研究,探讨指路标志中增加的外文文字对驾驶员反应时的影响规律.按文字组合的不同将试验标志分为4组,分别为:仅有中文、中英双语对照、中外双语对照、中外英三语对照.每组包含7块试验标志.随机选出67名交通参与者作为被试者,采用DMDX刺激呈现系统实现对试验标志的呈现控制和被试者的反应时记录.通过静态条件下单语、双语和三语对照的指路标志视认反应时测定,以及对试验数据的描述性统计与方差分析,得到研究结果:单语和双语对照的标志相比,反应时没有显著差异;三语对照标志与其他各组标志相比,反应时均有显著差异.
结合交通流本身的特点,选择对交通状态变化反应灵敏,容易获取,且准确率较高的参数作为判别道路交通状态的指标.综合考虑各种情况,选取交叉口进口道最大相位饱和度、进口道平均最大排队长度比和路段平均车速为特征参数,设计了一种基于模糊综合评判的道路交通状态分析模型,并用VISSM4.20对以上方法进行了模拟验证.试验结果表明,单个的特征参数得到的交通状态判别结果波动性较大,准确性不足.通过将其进行模糊综合评判后,判别结果有了较好的稳定性和准确度,所提出的算法能够提高交通状态实时判别的效果.
为解决目前双车道公路安全平面线形安全设计与评价缺乏科学可靠的方法问题,从几何设计标准以及双车道公路平面线形指标与交通安全的关系出发,提出以平曲线半径和曲率变化率作为平面线形安全评价的几何指标,通过运行速度反映几何指标与事故关系.基于双车道公路不同平曲线半径下大量运行速度实测数据,利用统计分析的方法,得到了运行速度分布规律,建立了双车道公路运行车速预测模型.基于运行速度一致性评价标准和跟驰理论,将曲线间直线长度区分为独立直线和非独立直线,对于非独立直线,曲线与曲线的关系是安全评价的控制因素;对于独立直线,直线与曲线的关系是安全评价的控制因素.提出了基于运行速度和直线独立性分析的平面线形安全性评价程序,可用于指导双车道公路安全设计与评价.
为了研究驾驶员视觉特性和道路平纵线形对高速公路安全性的影响,根据动视觉原理,提出驾驶员的空间有效视野是由视野平角、视野仰角和视距范围所确定的不规则棱台.采用分割积分法计算棱台体积,建立了空间有效视野模型.通过高速公路事故率与空间有效视野的相关性分析,确定以空间有效视野体积变化率作为高速公路线形安全性评价指标.在此基础上,考虑运行车速修正系数,构建基于空间有效视野的高速公路线形安全性评价标准.实际工程应用表明,评价方法合理实用,且所得到的评价结果与相关规范的评价结论一致.
为了研究驾驶员在隧道路段的最小注视时间合理值,运用EMR-8B眼动仪系统,以高速公路隧道驾驶员的注视点变动为研究对象,选取浙江省6条高速公路隧道,对3名驾驶员分别进行36次有效行车试验,并将隧道划分为7段进行对比分析,对定义范围为0.033～0.483s的各最小注视时间,注视频率、视力角变异系数进行了比较分析;利用隧道各路段视力角最大变异系数为评价指标,得出合理的定义最小注视时间为0.167s.在此基础上得出高速公路隧道行车过程驾驶员注视点变动一般特征,包括注视时间、停留频率、视力角等,可用于隧道安全性评价及改善.
以波形梁护栏静载缩比试验和冲击试验为基础,考虑护栏在碰撞时波形梁的全梁弯曲塑性变形是主要变形,其车辆的碰撞能主要由波形梁护栏的弯曲塑性变形能吸收,结合实际护栏和截面特性,建立了波形梁护栏和车辆计算模型;根据动能定理,以能量守恒为基础, 考虑汽车碰撞护栏达到极限状态时,其动能全部转换为其他形式的能量,结合护栏的主要变形,建立高速公路中央分隔带波形梁护栏高度计算模型;采用调查咨询分析的方法,以大货车为主要车型,初始碰撞角度为20°,运行速度的80%作为碰撞速度,从而确定了波形梁护栏高度计算模型中的有关参数.研究结果表明,适合中国高速公路中间带波形梁护栏的高度宜为87.6 cm,可有效地防止大型车跃出和小型车钻撞护栏等恶性交通事故的发生.
针对计重收费缺乏公路定价理论指导,测算方法不规范不统一的现状,根据公路成本费用补偿思想,结合收费公路定价理论方法,通过调查统计当量标准轴载次数,利用路面的养护费用模型,得出平均每年的养护费用;再将计重费率作为未知量,根据每年客货车通行费收入、养护费以及各种其他成本费用,计算出每年的净现金流量;利用成本反推法,最终分别建立了经营性公路和政府还贷型公路的计重费率计算模型.并结合计重费率计算模型的关键参数提出了几点建议.经对比分析,该模型能为计重收费费率测算提供合理明确的理论指导,推动了计重收费工作的合理开展和有效深化.
根据某城市公交客车初步确定的造型和总布置的要求,为了能在车身的概念设计阶段获得该客车车身骨架的合理布置方案,在车身结构设计中引入了拓扑优化的设计方法,并且将该优化结果应用于指导设计.利用有限元分析软件Hypermesh建立客车的拓扑优化的有限元模型,并且在其优化模块Optistruct中,采用变密度法和线性加权法,研究了多工况条件下城市公交客车车身结构的拓扑优化问题.根据得到的拓扑优化结果,同时充分考虑实际的装配和性能要求,完成城市公交客车车身骨架的初步布置.在此基础上,进行进一步的尺寸优化,得到满足设计要求的城市公交客车车身结构.拓扑设计得到的结果可为12m的城市公交客车的车身骨架布置提供参考.
