为了弥补现行沥青路面设计规范在利用传统疲劳方程进行疲劳设计时的不足,通过对沥青混合料进行不同程度的长期老化试验模拟了路面实际的老化程度。通过不同加载速率下的沥青混合料强度试验,揭示了强度随加载速率的变化规律。基于不同加载速率下的强度值,得到了与疲劳加载速率对应的疲劳真实应力比,建立了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程。基于名义应力比的疲劳方程曲线后延后与横坐标的交点远比1大,不具有后延性,而基于真实应力比的疲劳方程曲线可以后延到疲劳寿命为1的强度破坏点,统一了强度破坏与疲劳破坏的内在联系。建立了基于真实应力比的老化沥青混合料疲劳方程,疲劳方程曲线均通过(1,1)点。研究结果可为沥青路面设计时考虑老化效应的影响和抗拉强度结构系数的正确计算提供理论方法和依据。
为了弥补现行沥青路面设计规范在利用传统疲劳方程进行疲劳设计时的不足，通过对沥青混合料进行不同程度的长期老化试验模拟了路面实际的老化程度。通过不同加载速率下的沥青混合料强度试验，揭示了强度随加载速率的变化规律。基于不同加载速率下的强度值，得到了与疲劳加载速率对应的疲劳真实应力比，建立了基于名义应力比和真实应力比的沥青混合料疲劳方程。基于名义应力比的疲劳方程曲线后延后与横坐标的交点远比1大，不具有后延性，而基于真实应力比的疲劳方程曲线可以后延到疲劳寿命为1的强度破坏点，统一了强度破坏与疲劳破坏的内在联系。建立了基于真实应力比的老化沥青混合料疲劳方程，疲劳方程曲线均通过（1,1）点。研究结果可为沥青路面设计时考虑老化效应的影响和抗拉强度结构系数的正确计算提供理论方法和依据。
通过沥青路面旧料分析和再生沥青混合料配合比设计,确定了温、热再生沥青混合料的配合比。在矿料合成级配基本相同的情况下,温拌再生沥青混合料中的旧沥青混合料用量可提高到45%,同时能保证沥青混合料具有良好的性能,从而突破了热再生技术中旧料比例不超过30%的技术难题。采用四点弯曲试验分别对热拌、温再生和热再生沥青混合料进行了疲劳试验。结果表明:温拌再生沥青混合料的疲劳性能虽然不及热拌沥青混合料,但明显优于热再生沥青混合料,尤其是在高应变水平下,温拌再生沥青混合料的疲劳作用次数可达到热再生混合料的1.5倍。
通过沥青路面旧料分析和再生沥青混合料配合比设计，确定了温、热再生沥青混合料的配合比。在矿料合成级配基本相同的情况下，温拌再生沥青混合料中的旧沥青混合料用量可提高到45%，同时能保证沥青混合料具有良好的性能，从而突破了热再生技术中旧料比例不超过30%的技术难题。采用四点弯曲试验分别对热拌、温再生和热再生沥青混合料进行了疲劳试验。结果表明：温拌再生沥青混合料的疲劳性能虽然不及热拌沥青混合料，但明显优于热再生沥青混合料，尤其是在高应变水平下，温拌再生沥青混合料的疲劳作用次数可达到热再生混合料的1.5倍。
以沥青路面层间剪切疲劳性能为研究对象,采用乳化沥青、改性乳化沥青和热沥青3种粘层材料,通过自行研制的剪切夹具对双层沥青混凝土(AC+AC)复合试件进行层间剪切疲劳试验,研究有无粘层油、粘层材料种类和层间污染对路面层间剪切疲劳性能的影响。通过试验分析,得出如下结论:喷洒粘层油会显著提高沥青路面层间的剪切疲劳寿命,层间污染会使路面层间疲劳寿命明显下降,剪切疲劳寿命对应力比变化十分敏感。若想减少沥青路面层间损坏,一方面应喷洒粘层油并减少层间污染,以加强面层层间的粘结,提高层间抗剪切性能,另一方面应严格限制超载车辆的通行,以降低层间剪应力水平。
以沥青路面层间剪切疲劳性能为研究对象，采用乳化沥青、改性乳化沥青和热沥青3种粘层材料，通过自行研制的剪切夹具对双层沥青混凝土（AC+AC）复合试件进行层间剪切疲劳试验，研究有无粘层油、粘层材料种类和层间污染对路面层间剪切疲劳性能的影响。通过试验分析，得出如下结论：喷洒粘层油会显著提高沥青路面层间的剪切疲劳寿命，层间污染会使路面层间疲劳寿命明显下降，剪切疲劳寿命对应力比变化十分敏感。若想减少沥青路面层间损坏，一方面应喷洒粘层油并减少层间污染，以加强面层层间的粘结，提高层间抗剪切性能，另一方面应严格限制超载车辆的通行，以降低层间剪应力水平。
为探讨温拌沥青混合料用添加剂对沥青等级的影响,实验室对含Aspha-min与Sasobit添加剂的石油沥青与SBS聚合物改性沥青进行了针入度与PG高温等级试验。试验结果与分析显示:温拌添加剂可以使沥青针入度等级减小,PG高温等级提高。无机合成沸石类添加剂Aspha-min对沥青针入度和PG高温等级的影响可以忽略。以20(0.1mm)为级差,有机FT石蜡类添加剂Sasobit可以使石油沥青与改性沥青针入度分别降低1～2个等级与1个等级;以6℃为级差,Sasobit可以使石油沥青与改性沥青的PG高温分别提高2个等级左右与2个等级以上。含Sasobit温拌添加剂沥青针入度与PG高温等级存在一定关系,这种关系与沥青种类和老化程度有关,可以用一般化的幂函数表示。
为探讨温拌沥青混合料用添加剂对沥青等级的影响，实验室对含Aspha-min与Sasobit添加剂的石油沥青与SBS聚合物改性沥青进行了针入度与PG高温等级试验。试验结果与分析显示：温拌添加剂可以使沥青针入度等级减小，PG高温等级提高。无机合成沸石类添加剂Aspha-min对沥青针入度和PG高温等级的影响可以忽略。以20（0.1 mm）为级差，有机FT石蜡类添加剂Sasobit可以使石油沥青与改性沥青针入度分别降低1~2个等级与1个等级；以6 ℃为级差，Sasobit可以使石油沥青与改性沥青的PG高温分别提高2个等级左右与2个等级以上。含Sasobit温拌添加剂沥青针入度与PG高温等级存在一定关系，这种关系与沥青种类和老化程度有关，可以用一般化的幂函数表示。
为了有效控制水泥稳定级配碎石的结构组成和内部材料分布,并使其具备更好的路用性能,利用体积法对间断级配水泥稳定碎石进行配合比设计,并提出控制指标。以粗骨料的间隙率为评价指标判断混合料是否为骨架嵌挤结构;以混合料的空隙率为评价指标控制混合料的密实度,确保所设计的混合料为骨架密实结构。通过试验,将利用此方法设计的混合料与利用传统级配设计方法设计的混合料在力学性能和干缩性能方面进行了对比,结果表明利用此方法设计的混合料具备更高的抗压强度和更好的干缩性能。此外,由于该方法通过具体试验确定混合料级配,因此能够兼顾不同石料的堆积特性、集料形状、表面纹理等物理性质,更加有针对性、灵活性。
为了有效控制水泥稳定级配碎石的结构组成和内部材料分布，并使其具备更好的路用性能，利用体积法对间断级配水泥稳定碎石进行配合比设计，并提出控制指标。以粗骨料的间隙率为评价指标判断混合料是否为骨架嵌挤结构；以混合料的空隙率为评价指标控制混合料的密实度，确保所设计的混合料为骨架密实结构。通过试验，将利用此方法设计的混合料与利用传统级配设计方法设计的混合料在力学性能和干缩性能方面进行了对比，结果表明利用此方法设计的混合料具备更高的抗压强度和更好的干缩性能。此外，由于该方法通过具体试验确定混合料级配，因此能够兼顾不同石料的堆积特性、集料形状、表面纹理等物理性质，更加有针对性、灵活性。
针对我国重载交通沥青路面情况和工程需要,提出了一种骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土(HMAC25)配合比设计方法。选择针入度为30(0.1mm)左右的AH-30低标号硬质沥青作为高模量沥青混凝土的胶结材料,选择粗集料最大公称粒径不小于26.5mm的石料,采用了基于最紧密状态的沥青混合料设计方法确定混合料的油石比。通过室内试验验证表明:使用本方法设计的骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土HMAC25的高温稳定性与相关规范要求值相比提高了7倍之多,20℃抗压回弹模量与相关规范推荐的最大值提高了近30%,低温抗裂性能和水稳定性也能够满足规范的要求。
针对我国重载交通沥青路面情况和工程需要，提出了一种骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土（HMAC25）配合比设计方法。选择针入度为30（0.1 mm）左右的AH-30低标号硬质沥青作为高模量沥青混凝土的胶结材料，选择粗集料最大公称粒径不小于26.5 mm的石料，采用了基于最紧密状态的沥青混合料设计方法确定混合料的油石比。通过室内试验验证表明：使用本方法设计的骨架嵌挤型粗粒式高模量沥青混凝土HMAC25的高温稳定性与相关规范要求值相比提高了7倍之多，20 ℃抗压回弹模量与相关规范推荐的最大值提高了近30%，低温抗裂性能和水稳定性也能够满足规范的要求。
由于路堤荷载下桩承式加筋复合地基的桩体与桩间土之间变形的不协调，引起路堤内部一定高度范围内填土发生相对位移、应力产生重分布。通过对上部路堤填土的受力变形分析，采用极限平衡理论，得到了桩承式加筋复合地基加筋垫层上表面土压力的计算公式。以水平加筋垫层为研究对象，在假定其下凹变形为旋转抛物面的基础上，基于弹性理论，由静力平衡和变形协调条件，考虑桩间土的支撑作用，推导了路堤下桩承式加筋复合地基桩土应力比的计算方法。最后采用该方法对某一现场试验结果进行了验证，理论值与实测值吻合较好，表明了文中计算方法的可行性。
由于路堤荷载下桩承式加筋复合地基的桩体与桩间土之间变形的不协调,引起路堤内部一定高度范围内填土发生相对位移、应力产生重分布。通过对上部路堤填土的受力变形分析,采用极限平衡理论,得到了桩承式加筋复合地基加筋垫层上表面土压力的计算公式。以水平加筋垫层为研究对象,在假定其下凹变形为旋转抛物面的基础上,基于弹性理论,由静力平衡和变形协调条件,考虑桩间土的支撑作用,推导了路堤下桩承式加筋复合地基桩土应力比的计算方法。最后采用该方法对某一现场试验结果进行了验证,理论值与实测值吻合较好,表明了文中计算方法的可行性。
为了分析混凝土徐变效应对其空间受力行为的影响，研究过程中首先结合预应力混凝土组合单元，推导了复杂应力状态下混凝土徐变等效节点荷载的递推计算公式，开发了徐变计算的有限元程序。以典型PC连续梁桥为例，进一步研究了混凝土徐变对结构影响规律，发现不同规范徐变计算模式的差别、主梁挠度变化特征和机理、运营期内顶、底板正应力和腹板主应力的重分布特点，并对预应力束合理布置提出了建议。
为了分析混凝土徐变效应对其空间受力行为的影响,研究过程中首先结合预应力混凝土组合单元,推导了复杂应力状态下混凝土徐变等效节点荷载的递推计算公式,开发了徐变计算的有限元程序。以典型PC连续梁桥为例,进一步研究了混凝土徐变对结构影响规律,发现不同规范徐变计算模式的差别、主梁挠度变化特征和机理、运营期内顶、底板正应力和腹板主应力的重分布特点,并对预应力束合理布置提出了建议。
针对正交异性钢桥面的传统沥青混凝土铺装层经常出现各种病害的技术难题，提出了一种新型组合桥面体系，即通过剪力钉构成正交异性钢桥面板和活性粉末混凝土（RPC）板之间的可靠界面连接，形成2种板共同受力的组合桥面。以虎门大桥桥面改造为工程背景，对此种组合桥面进行了理论分析和桥面板条带足尺模型疲劳试验。研究结果表明：经过200万次疲劳试验后，RPC板未产生任何新的裂缝，初始裂缝未扩展，试验梁刚度无明显下降。当RPC最大控制应力σmax=9.6 MPa时，其剩余弯拉强度为42.8 MPa；σmax=14.4 MPa时，其剩余弯拉强度为25.6 MPa。这证明了该组合桥面具有优良的抗弯疲劳性能，具备应用于虎门大桥的技术可行性。
针对正交异性钢桥面的传统沥青混凝土铺装层经常出现各种病害的技术难题,提出了一种新型组合桥面体系,即通过剪力钉构成正交异性钢桥面板和活性粉末混凝土(RPC)板之间的可靠界面连接,形成2种板共同受力的组合桥面。以虎门大桥桥面改造为工程背景,对此种组合桥面进行了理论分析和桥面板条带足尺模型疲劳试验。研究结果表明:经过200万次疲劳试验后,RPC板未产生任何新的裂缝,初始裂缝未扩展,试验梁刚度无明显下降。当RPC最大控制应力σmax=9.6MPa时,其剩余弯拉强度为42.8MPa;σmax=14.4MPa时,其剩余弯拉强度为25.6MPa。这证明了该组合桥面具有优良的抗弯疲劳性能,具备应用于虎门大桥的技术可行性。
考虑CO2在大气中的概率分布特征以及在混凝土中的扩散过程，结合大气中时变温度效应模型，基于增量碳化过程，考虑城乡环境差异，改进了混凝土结构碳化深度预测模型。改进模型和实测数据对比分析验证了基于增量过程的改进碳化深度预测模型更合理，更能够反映桥梁真实碳化过程。由于二氧化碳浓度、温度环境以及材料参数的分布具有随机变异性，建立了概率分析模型计算混凝土结构将来100 a内大气环境下的腐蚀开始概率和腐蚀发生比例，比较分析了参数完全相关（ρ=1）和完全不相关（ρ=0）条件下的腐蚀开始概率。计算表明服役100 a后ρ=0时的腐蚀开始概率比ρ=1时高13.6%。
考虑CO2在大气中的概率分布特征以及在混凝土中的扩散过程,结合大气中时变温度效应模型,基于增量碳化过程,考虑城乡环境差异,改进了混凝土结构碳化深度预测模型。改进模型和实测数据对比分析验证了基于增量过程的改进碳化深度预测模型更合理,更能够反映桥梁真实碳化过程。由于二氧化碳浓度、温度环境以及材料参数的分布具有随机变异性,建立了概率分析模型计算混凝土结构将来100a内大气环境下的腐蚀开始概率和腐蚀发生比例,比较分析了参数完全相关(ρ=1)和完全不相关(ρ=0)条件下的腐蚀开始概率。计算表明服役100a后ρ=0时的腐蚀开始概率比ρ=1时高13.6%。
根据近几年我国执行不同治超政策地区测点的车辆荷载实测数据,对不同跨径简支和连续桥梁的车辆荷载效应进行了计算和统计分析,建立了不同治超政策地区车辆荷载效应的概率模型。采用本文建立的车辆荷载效应模型,分析了不同政策下钢筋混凝土桥梁的可靠指标。分析表明,不同治超政策地区的车辆荷载效应的截口分布均服从多峰分布,概率密度函数可用1个对数正态和多个正态概率密度的加权和表示;设计基准期内的最大值分布为单峰分布。按本文建立的车辆荷载效应模型计算的桥梁可靠指标均不满足《公路工程结构可靠度设计统一标准》规定的目标可靠指标。
根据近几年我国执行不同治超政策地区测点的车辆荷载实测数据，对不同跨径简支和连续桥梁的车辆荷载效应进行了计算和统计分析，建立了不同治超政策地区车辆荷载效应的概率模型。采用本文建立的车辆荷载效应模型，分析了不同政策下钢筋混凝土桥梁的可靠指标。分析表明，不同治超政策地区的车辆荷载效应的截口分布均服从多峰分布，概率密度函数可用1个对数正态和多个正态概率密度的加权和表示;设计基准期内的最大值分布为单峰分布。按本文建立的车辆荷载效应模型计算的桥梁可靠指标均不满足《公路工程结构可靠度设计统一标准》规定的目标可靠指标。
考虑混合梁斜拉桥钢混主梁结合处的弯矩及恒活载作用,综合3种单一的索力优化方法,采用3步法进行成桥状态下的索力优化,确定最优成桥状态。首先以主梁钢混结合处的弯矩和成桥索力为约束条件,以塔梁的弯曲和拉压应变能之和为目标函数,以斜拉索的初张力为设计变量,进行有约束的恒载索力优化;再引入活载作用,采用内力平衡法,确定主梁各控制截面的弯矩可行域;最后以塔的最大水平变位最小为目标函数,以成桥索力和控制截面的弯矩可行域为约束条件,优化得到成桥索力。结合混合梁斜拉桥实例,利用有限元方法建立成桥索力的优化模型,采用ANSYS优化模块进行求解。计算结果表明,混合梁斜拉桥的索力优化3步法合理可行,可以全面考虑恒活载及结合处的弯矩,优化后的索力呈均匀变化趋势,主梁的强度储备安全,梁和塔变形小。
考虑混合梁斜拉桥钢混主梁结合处的弯矩及恒活载作用，综合3种单一的索力优化方法，采用3步法进行成桥状态下的索力优化，确定最优成桥状态。首先以主梁钢混结合处的弯矩和成桥索力为约束条件，以塔梁的弯曲和拉压应变能之和为目标函数，以斜拉索的初张力为设计变量，进行有约束的恒载索力优化；再引入活载作用，采用内力平衡法，确定主梁各控制截面的弯矩可行域；最后以塔的最大水平变位最小为目标函数，以成桥索力和控制截面的弯矩可行域为约束条件，优化得到成桥索力。结合混合梁斜拉桥实例，利用有限元方法建立成桥索力的优化模型，采用ANSYS优化模块进行求解。计算结果表明，混合梁斜拉桥的索力优化3步法合理可行，可以全面考虑恒活载及结合处的弯矩，优化后的索力呈均匀变化趋势，主梁的强度储备安全，梁和塔变形小。
采用弯梁桥与直梁桥的边中跨比的类比方法，根据已建直线部分斜拉桥的边中跨比，类比出曲线部分斜拉桥合理的边中跨比，其适用的边中跨比范围在0.5～0.6左右。通过对我国已建部分斜拉桥相关参数的统计并与日本规范进行对比，对曲线部分斜拉桥适宜的主梁高度进行了分析，得到了变截面梁曲线部分斜拉桥适宜的梁高取值范围。通过调查，对变截面曲线部分斜拉桥合理的梁底曲线进行了分析，建议曲线部分斜拉桥跨径小于200 m时采用2次抛物线，大于200 m时采用1.8次曲线。
采用弯梁桥与直梁桥的边中跨比的类比方法,根据已建直线部分斜拉桥的边中跨比,类比出曲线部分斜拉桥合理的边中跨比,其适用的边中跨比范围在0.5～0.6左右。通过对我国已建部分斜拉桥相关参数的统计并与日本规范进行对比,对曲线部分斜拉桥适宜的主梁高度进行了分析,得到了变截面梁曲线部分斜拉桥适宜的梁高取值范围。通过调查,对变截面曲线部分斜拉桥合理的梁底曲线进行了分析,建议曲线部分斜拉桥跨径小于200m时采用2次抛物线,大于200m时采用1.8次曲线。
以某城市立交桥匝道的4跨预应力混凝土连续箱梁桥为原型，运用有限元软件，用实体力筋法，建立桥跨结构的三维实体单元分析模型，采用结构空间分析方法，详细研究了当独柱墩身高度不同时，对独柱支撑小半径弯梁桥的上、下部结构的受力影响，并提出了一些可供参考的建议。结果表明：墩身高度对桥梁上下部结构的内力影响很大，墩身较矮情况下，不宜采用墩梁固结的支撑方式；墩身较高情况下，中墩、次边墩可采用墩梁固结的支撑方式，边墩要视具体情况分析采用合理的支撑方式。桥跨结构采用空间实体单元而不采用传统的梁单元，可以充分地计入翘曲、畸变、剪力滞及泊松比等的影响，空间计算分析结果更加精确。
以某城市立交桥匝道的4跨预应力混凝土连续箱梁桥为原型,运用有限元软件,用实体力筋法,建立桥跨结构的三维实体单元分析模型,采用结构空间分析方法,详细研究了当独柱墩身高度不同时,对独柱支撑小半径弯梁桥的上、下部结构的受力影响,并提出了一些可供参考的建议。结果表明:墩身高度对桥梁上下部结构的内力影响很大,墩身较矮情况下,不宜采用墩梁固结的支撑方式;墩身较高情况下,中墩、次边墩可采用墩梁固结的支撑方式,边墩要视具体情况分析采用合理的支撑方式。桥跨结构采用空间实体单元而不采用传统的梁单元,可以充分地计入翘曲、畸变、剪力滞及泊松比等的影响,空间计算分析结果更加精确。
通过桥塔气弹模型试验，对斜风作用下港珠澳江海直达船航道桥桥塔自立状态的抖振响应性能进行了分析研究。结果显示桥塔自立状态的抖振响应随风偏角的增加呈非单调变化，塔顶横桥向响应在150°风偏角附近达到最小值，在180°风偏角附近达到最大值，塔顶顺桥向响应在90°风偏角附近达到最大值。塔2/3高处的横桥向和扭转响应也都是在150°风偏角附近达到最小值，在180°风偏角附近响应达到最大值。并且桥塔自立状态下的抖振位移响应曲线随风速的变化近似地呈二次曲线变化。
通过桥塔气弹模型试验,对斜风作用下港珠澳江海直达船航道桥桥塔自立状态的抖振响应性能进行了分析研究。结果显示桥塔自立状态的抖振响应随风偏角的增加呈非单调变化,塔顶横桥向响应在150°风偏角附近达到最小值,在180°风偏角附近达到最大值,塔顶顺桥向响应在90°风偏角附近达到最大值。塔2/3高处的横桥向和扭转响应也都是在150°风偏角附近达到最小值,在180°风偏角附近响应达到最大值。并且桥塔自立状态下的抖振位移响应曲线随风速的变化近似地呈二次曲线变化。
为进一步推动公路桥梁设计的标准化，确保桥梁设计质量和提高设计效率，提供对既往设计成果的有效积累与利用途径，建立了可维护的开放型桥梁知识库，综合运用计算机图形学、专家系统、数据库、分布式软件架构等多种先进信息技术，通过软件手段开发了基于该知识库的桥梁设计专家系统，实现了桥梁智能设计推理方法。将桥梁数字模型按照不同的应用进行分层，形成了多个不同的应用模型，分别对各模型进行了全参数化建模，采用面向接口的插件技术实现了模型的快速扩展。基于Open CASCADE技术研发了交互式桥梁三维设计模块，集成了部分桥梁结构受力分析计算功能，针对自动绘图提出了基于二叉树评判的布图算法，实现了集成桥梁方案设计、结构分析与成果输出的一体化设计平台。该系统可充分满足桥梁设计周期短、设计成果质量要求高等要求。
为进一步推动公路桥梁设计的标准化,确保桥梁设计质量和提高设计效率,提供对既往设计成果的有效积累与利用途径,建立了可维护的开放型桥梁知识库,综合运用计算机图形学、专家系统、数据库、分布式软件架构等多种先进信息技术,通过软件手段开发了基于该知识库的桥梁设计专家系统,实现了桥梁智能设计推理方法。将桥梁数字模型按照不同的应用进行分层,形成了多个不同的应用模型,分别对各模型进行了全参数化建模,采用面向接口的插件技术实现了模型的快速扩展。基于OpenCASCADE技术研发了交互式桥梁三维设计模块,集成了部分桥梁结构受力分析计算功能,针对自动绘图提出了基于二叉树评判的布图算法,实现了集成桥梁方案设计、结构分析与成果输出的一体化设计平台。该系统可充分满足桥梁设计周期短、设计成果质量要求高等要求。
隧道工程建设条件复杂,地质不确定性因素较多,使得在施工过程中的安全风险问题较为突出,为了对施工风险的控制与管理,在隧道设计阶段需进行风险预评估。在鳌峰山隧道建设中,首先根据鳌峰山隧道工程地质特点,利用交通运输部规定的隧道安全设计评估指南指定方法,对鳌峰山隧道进、出口的稳定性进行了分析,指出了隧道洞口段的风险问题与风险影响因素,并结合层次分析法对隧道进出口段的各种风险源的重要度进行了排序,在此基础上,采用专家调查法对隧道风险等级进行了评估,给出了洞口段风险发生的概率等级和风险损失等级及最终的风险等级,最后依据分析评估得出的风险等级,提出了鳌峰山隧道洞口段稳定的设计与施工的控制措施,保证了隧道设计的安全性。
隧道工程建设条件复杂，地质不确定性因素较多，使得在施工过程中的安全风险问题较为突出，为了对施工风险的控制与管理，在隧道设计阶段需进行风险预评估。在鳌峰山隧道建设中，首先根据鳌峰山隧道工程地质特点,利用交通运输部规定的隧道安全设计评估指南指定方法，对鳌峰山隧道进、出口的稳定性进行了分析，指出了隧道洞口段的风险问题与风险影响因素，并结合层次分析法对隧道进出口段的各种风险源的重要度进行了排序，在此基础上，采用专家调查法对隧道风险等级进行了评估，给出了洞口段风险发生的概率等级和风险损失等级及最终的风险等级，最后依据分析评估得出的风险等级，提出了鳌峰山隧道洞口段稳定的设计与施工的控制措施，保证了隧道设计的安全性。
为避免既有跟驰模型普遍将速度差作为直接反馈项,而导致减速度过大、撞车和负速度的现象,从安全行车角度分析了速度差对驾驶行为的作用机理,根据期望跟驰车速与安全间距对驾驶行为的共同影响,将安全间距作为直接反馈控制项建立了协同跟驰模型。通过拟合检验与动力学分析,发现模型与实测数据拟合度较高,同时能克服减速度过大的缺陷、避免撞车现象;数值仿真再现了交通流的演化过程,观察到了阻塞演化的相变和时走时停交通现象。与全速度差模型相比,协同跟驰模型的稳定范围更大,且堵塞区域的宽度要比前者小得多;与综合速度优化模型相比,协同跟驰模型很好地避免了负速度的出现。结果表明:考虑安全间距反馈作用的模型能有效提高驾驶员反应灵敏度,对驾驶行为的描述更接近实际,同时能在一定程度上缓解交通流堵塞程度。
为避免既有跟驰模型普遍将速度差作为直接反馈项，而导致减速度过大、撞车和负速度的现象，从安全行车角度分析了速度差对驾驶行为的作用机理，根据期望跟驰车速与安全间距对驾驶行为的共同影响，将安全间距作为直接反馈控制项建立了协同跟驰模型。通过拟合检验与动力学分析，发现模型与实测数据拟合度较高，同时能克服减速度过大的缺陷、避免撞车现象；数值仿真再现了交通流的演化过程，观察到了阻塞演化的相变和时走时停交通现象。与全速度差模型相比，协同跟驰模型的稳定范围更大，且堵塞区域的宽度要比前者小得多；与综合速度优化模型相比，协同跟驰模型很好地避免了负速度的出现。结果表明：考虑安全间距反馈作用的模型能有效提高驾驶员反应灵敏度，对驾驶行为的描述更接近实际，同时能在一定程度上缓解交通流堵塞程度。
车辆换算系数是统计交通流量的基本参数，为了准确计算非机动车道混合流下的交通流量，有必要将电动自行车换算成自行车。选取城市有机非物理隔离设施的路段为研究对象。通过对电动自行车与自行车交通特性差异性分析，提出了自行车有效行驶面积的概念，并建立了基于通行能力的电动自行车相对于自行车换算系数计算模型。考虑到交通冲突事件数对自行车服务水平的表征作用，引入交通冲突事件数的概念，建立了基于冲突事件数的电动自行车换算系数计算模型。利用南京市交通调查实测数据分别对2种模型进行标定，并得出电动自行车相对于自行车换算系数为1.229 5，与采用传统的换算系数1.0差异较大。
车辆换算系数是统计交通流量的基本参数,为了准确计算非机动车道混合流下的交通流量,有必要将电动自行车换算成自行车。选取城市有机非物理隔离设施的路段为研究对象。通过对电动自行车与自行车交通特性差异性分析,提出了自行车有效行驶面积的概念,并建立了基于通行能力的电动自行车相对于自行车换算系数计算模型。考虑到交通冲突事件数对自行车服务水平的表征作用,引入交通冲突事件数的概念,建立了基于冲突事件数的电动自行车换算系数计算模型。利用南京市交通调查实测数据分别对2种模型进行标定,并得出电动自行车相对于自行车换算系数为1.2295,与采用传统的换算系数1.0差异较大。
结合交通组织管理的需求布设指路标志是均衡路网流量、提高路网整体通行能力的重要途径。建立了指路标志指引信息的数字化表述模型；根据出行者运用指路标志指引的寻路习惯，定义了用于路径搜索的有效信息集；给出了基于既定规划路径的指路标志指引信息分析模型，并构建了评价指标，该指标可定量评价指路标志的布设与规划路径指引的相符程度。最后，以广州珠江新城为例，选择了一条规划路径，对规划路径上的指路标志进行了指引效果分析。实例表明，本算法是有效、可行的。
结合交通组织管理的需求布设指路标志是均衡路网流量、提高路网整体通行能力的重要途径。建立了指路标志指引信息的数字化表述模型;根据出行者运用指路标志指引的寻路习惯,定义了用于路径搜索的有效信息集;给出了基于既定规划路径的指路标志指引信息分析模型,并构建了评价指标,该指标可定量评价指路标志的布设与规划路径指引的相符程度。最后,以广州珠江新城为例,选择了一条规划路径,对规划路径上的指路标志进行了指引效果分析。实例表明,本算法是有效、可行的。
重点研究针对多AGV在物流系统中路径的规划存在规划不灵活、容易出现死锁问题，提出一种动态路径规划算法。该算法主要是采用基于连接特性算法全局规划、动态局部调整相结合方法，解决多AGV系统运行过程中空间和时间的冲突，实现AGV系统运行时间最短的最优规划目标，使多AGV在物流系统中能快速有效地完成工作。通过仿真和试验对规划算法进行验证。仿真和试验结果表明：该方法在物流系统实现全局最优规划，有效提高系统效率。避免了在线路径搜索带来的运算负担，解决目前多AGV系统路径规划不灵活、容易出现冲突的问题。该算法能够精确规划出空间、时间上未出现冲突的最短路径，满足试验的要求且算法运行可靠。
重点研究针对多AGV在物流系统中路径的规划存在规划不灵活、容易出现死锁问题,提出一种动态路径规划算法。该算法主要是采用基于连接特性算法全局规划、动态局部调整相结合方法,解决多AGV系统运行过程中空间和时间的冲突,实现AGV系统运行时间最短的最优规划目标,使多AGV在物流系统中能快速有效地完成工作。通过仿真和试验对规划算法进行验证。仿真和试验结果表明:该方法在物流系统实现全局最优规划,有效提高系统效率。避免了在线路径搜索带来的运算负担,解决目前多AGV系统路径规划不灵活、容易出现冲突的问题。该算法能够精确规划出空间、时间上未出现冲突的最短路径,满足试验的要求且算法运行可靠。
为评价高速公路隧道进口段的安全性,保障车辆在隧道进口段的行车安全,对隧道路段车辆速度进行了观测,并开展了驾驶员心理生理指标的实车试验。在分析隧道路段车速和驾驶员心理生理指标变化特征的基础上,运用数理统计的方法建立了隧道进口平纵线形指标对车辆速度、平均速度差以及驾驶员心率增长率的影响关系模型。结果表明:隧道进口平纵线形对小型车速度和平均速度差影响较小,对大型车速度和平均速度差影响相对较大;平纵线形综合指标对驾驶员心率增长率影响明显。结合国内外相关研究成果,针对隧道进口段提出了基于平均速度差和驾驶员心率增长率的安全评价方法和评价标准。
为评价高速公路隧道进口段的安全性，保障车辆在隧道进口段的行车安全，对隧道路段车辆速度进行了观测，并开展了驾驶员心理生理指标的实车试验。在分析隧道路段车速和驾驶员心理生理指标变化特征的基础上，运用数理统计的方法建立了隧道进口平纵线形指标对车辆速度、平均速度差以及驾驶员心率增长率的影响关系模型。结果表明：隧道进口平纵线形对小型车速度和平均速度差影响较小，对大型车速度和平均速度差影响相对较大；平纵线形综合指标对驾驶员心率增长率影响明显。结合国内外相关研究成果，针对隧道进口段提出了基于平均速度差和驾驶员心率增长率的安全评价方法和评价标准。
为了完善高速公路的紧急救援系统，降低事故后果，需要设立合适的急救站，而首要解决的问题是急救站的选址。考虑了事故发生和事故处理时间不确定情况下的紧急救援站选址问题。假设网络各点事故产生是一个泊松过程，单个设施对事故处理的时间符合负指数分布，通过选址决策，使得覆盖的事故数量以及对事故的响应时间都较满意，响应时间为急救站距离事发地点的行驶时间。以最大覆盖模型为基础，结合排队理论，建立混合整数双目标模型，决策目标为服务数量最大化和服务时间最小。由于模型是NP困难问题，采用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ求解，求得Pareto最优解。最后给出了算例。算例结果验证了模型的合理性和算法的有效性。
为了完善高速公路的紧急救援系统,降低事故后果,需要设立合适的急救站,而首要解决的问题是急救站的选址。考虑了事故发生和事故处理时间不确定情况下的紧急救援站选址问题。假设网络各点事故产生是一个泊松过程,单个设施对事故处理的时间符合负指数分布,通过选址决策,使得覆盖的事故数量以及对事故的响应时间都较满意,响应时间为急救站距离事发地点的行驶时间。以最大覆盖模型为基础,结合排队理论,建立混合整数双目标模型,决策目标为服务数量最大化和服务时间最小。由于模型是NP困难问题,采用带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-Ⅱ求解,求得Pareto最优解。最后给出了算例。算例结果验证了模型的合理性和算法的有效性。
为定量描述城市小汽车驾驶人停车设施选择行为影响因素，应用非集计理论，选取700份调查数据，分析了影响小汽车驾驶人选择的因素。将驾驶人个人属性、家庭属性、车辆属性与出行属性作为效用变量，选择收费停车场、免费停车场、违法停车区域3种停车设施作为驾驶人停车选择肢，构建了城市中心区域小汽车停车设施选择模型,并确定了模型中相应的变量及取值方法。另外选取185份调研数据，对模型精度进行验证。计算结果表明：应用本文模型，驾驶人选取收费停车场、免费停车场、违法停车区域3种停车设施计算结果比例分别为21.6%、45.4%与33.0%；计算值与统计值的绝对误差较小，最大仅为3.2%。可见，模型有效。
为定量描述城市小汽车驾驶人停车设施选择行为影响因素,应用非集计理论,选取700份调查数据,分析了影响小汽车驾驶人选择的因素。将驾驶人个人属性、家庭属性、车辆属性与出行属性作为效用变量,选择收费停车场、免费停车场、违法停车区域3种停车设施作为驾驶人停车选择肢,构建了城市中心区域小汽车停车设施选择模型,并确定了模型中相应的变量及取值方法。另外选取185份调研数据,对模型精度进行验证。计算结果表明:应用本文模型,驾驶人选取收费停车场、免费停车场、违法停车区域3种停车设施计算结果比例分别为21.6%、45.4%与33.0%;计算值与统计值的绝对误差较小,最大仅为3.2%。可见,模型有效。
针对目前废料在道路建设中再生利用评价指标体系的不足，以上海浦东机场北通道建设工程为例，建立了在满足路用性能条件下，废料再生用于道路建材的综合环境效益评估指标体系，包括综合能耗、资源消耗、纳废量、环境影响潜值4个指标。结果表明：该工程同时利用焚烧炉渣集料、废旧水泥土骨料为建材时，取得综合能耗节约30.54%、资源消耗节约76.38%、每平米道路建设纳废量684.82 kg废渣和环境影响潜值基本不变的效果。该指标体系可以较为全面地衡量固废再生用于道路建材的综合环境效益。
针对目前废料在道路建设中再生利用评价指标体系的不足,以上海浦东机场北通道建设工程为例,建立了在满足路用性能条件下,废料再生用于道路建材的综合环境效益评估指标体系,包括综合能耗、资源消耗、纳废量、环境影响潜值4个指标。结果表明:该工程同时利用焚烧炉渣集料、废旧水泥土骨料为建材时,取得综合能耗节约30.54%、资源消耗节约76.38%、每平米道路建设纳废量684.82kg废渣和环境影响潜值基本不变的效果。该指标体系可以较为全面地衡量固废再生用于道路建材的综合环境效益。
为提高车辆弯道行驶的稳定性，针对车辆横向稳定性控制中的非线性问题，提出了一种基于预测控制的车辆横向稳定性控制方法。建立了车辆转向运动的简化模型，利用预测控制策略，通过差动制动产生附加力矩来控制车辆的横摆运动，同时以车辆侧偏角和横摆角速度为反馈输入变量来校正消除系统误差，设计了车辆预测控制系统，并对控制系统在转向轮阶跃输入和正弦输入2种工况分别进行了仿真研究。仿真结果表明，施加控制的车辆与无控制的相比，横摆角速度与侧偏角的输出稳态值减小，超调量降低，表明该方法能有效地控制车辆横摆角速度和侧偏角，提高车辆转向时的横向稳定性。特别对行驶于低附着路面的车辆，控制效果更加明显，同时该方法也能有效地减轻驾驶员操纵负担。
为提高车辆弯道行驶的稳定性,针对车辆横向稳定性控制中的非线性问题,提出了一种基于预测控制的车辆横向稳定性控制方法。建立了车辆转向运动的简化模型,利用预测控制策略,通过差动制动产生附加力矩来控制车辆的横摆运动,同时以车辆侧偏角和横摆角速度为反馈输入变量来校正消除系统误差,设计了车辆预测控制系统,并对控制系统在转向轮阶跃输入和正弦输入2种工况分别进行了仿真研究。仿真结果表明,施加控制的车辆与无控制的相比,横摆角速度与侧偏角的输出稳态值减小,超调量降低,表明该方法能有效地控制车辆横摆角速度和侧偏角,提高车辆转向时的横向稳定性。特别对行驶于低附着路面的车辆,控制效果更加明显,同时该方法也能有效地减轻驾驶员操纵负担。
将地理学中腹地的基本理念引入到物流园区辐射范围的研究中，并特别地提出了“物流园区腹地”的概念。其后，立足于计算几何中能反映空间划分连续性优势的Voronoi图方法，通过将断裂点模型中的“规模”参数引入到加权Voronoi图中，构建了基于加权Voronoi图的物流园区腹地界定模型。最后，根据成都市“四中心”的规划实例对该模型进行了实际应用，并通过GIS软件的应用操作实现了对“四中心”各自腹地的界定。实践证明此方法较好地克服了断裂点理论和Voronoi图等单一的传统空间划分方法所存在的缺陷，使物流园区腹地的界定更具合理性和科学性。
将地理学中腹地的基本理念引入到物流园区辐射范围的研究中,并特别地提出了"物流园区腹地"的概念。其后,立足于计算几何中能反映空间划分连续性优势的Voronoi图方法,通过将断裂点模型中的"规模"参数引入到加权Voronoi图中,构建了基于加权Voronoi图的物流园区腹地界定模型。最后,根据成都市"四中心"的规划实例对该模型进行了实际应用,并通过GIS软件的应用操作实现了对"四中心"各自腹地的界定。实践证明此方法较好地克服了断裂点理论和Voronoi图等单一的传统空间划分方法所存在的缺陷,使物流园区腹地的界定更具合理性和科学性。
