针对CRC+AC复合式路面的结构特点和现有研究的不足,对现行规范的纵向配筋设计进行了分析,运用传热学理论和有限元法,研究了AC层的温度效应,计算和分析了AC层温度效应对CRC+AC复合式路面纵向配筋率的影响规律。研究结果表明:CRC+AC复合路面结构的纵向配筋设计不需要考虑剥落、渗水和冲断破坏,只需考虑钢筋的拉断破坏即可;由于AC层的隔热作用明显,CRC+AC复合路面结构的纵向配筋率可以相应减少,以AC层厚度10 cm为例,CRC层的纵向配筋率可减少0.12%左右;钢筋的架设建议采用滑动支架,纵向钢筋的连接建议采用绑扎方式,搭接长度约为35倍钢筋直径。
为了给设置了隔离层的路面进行结构分析时提供参数以及优化实体工程的隔离层方案,探讨了贫混凝土基层上铺筑水泥混凝土面层时采用稀浆封层、土工布隔离层与蜡制养护剂隔离层的界面力学性能差别。通过采用了不同隔离层的水泥混凝土路面上进行的层间力学性能试验和室内直道路面力学性能试验研究,测定了不同隔离层路面层间粘结应力、层间摩擦力和室内直道不同隔离层水泥混凝土路面板底部的动应力。现场面层混凝土层间粘结应力试验表明,在减少层间摩擦力、降低层间粘结应力方面,稀浆封层、蜡制养护剂隔离层优于土工布隔离层。而室内直道混凝土路面动应力试验结果表明,沥青混凝土隔离层缓冲应力的功能明显优于无隔离层路面及稀浆封层、蜡制养护剂隔离层路面。
采用带切口的试件进行半圆弯曲试验(SCB）可以更好地评价存在反射裂缝的沥青路面的抗裂性能。为了明确试件厚度、切口宽度、切口深度、支座间距等试验参数对带切口SCB试件力学响应的影响,采用ANSYS建立三维有限元模型对SCB试验进行数值模拟。计算结果表明:当试件厚度大于50 mm时,底部拉应力趋于定值,而试件厚度太薄会导致应力集中,因此试件厚度选择为50 mm;切口处底部拉应力随着切口宽度的增加逐渐减少,基本上成线性关系,为了便于观察试验现象并考虑到切缝切割工艺,切口宽度确定为1.5 mm;切口处底部拉应力随着切口深度的增加逐渐增大,为了选择适宜的切口深度,尚需对15、20、25 mm切口深度进行试验验证;支座间距选择为试件直径的0.8倍,此时切口底部拉应力值最大。
为了研究微表处的噪声特性,以轮胎驱动式路面功能加速加载试验系统为基础试验平台,开发了微表处噪声测试系统,通过模拟车轮在微表处路面上行驶,研究微表处噪声产生机理。试验研究结果表明:对比沥青混凝土,微表处混合料初期噪声水平远大于沥青混凝土,而随着使用时间的增加这一差别逐渐缩小;级配较细的微表处混合料其噪声小于级配较粗糙的微表处混合料;轮胎作用次数是影响微表处噪声大小的一个客观因素,试验末期所测得噪声声压级比试验初期降低约0.4 dB(A）;通过添加适量橡胶粉可以降低微表处刚度,显著降低微表处的噪声。本研究开发的噪声测试系统可以较好地测试微表处路面的行车噪声,从而为开发低噪声微表处技术提供了很好的试验检测平台。
针对贯穿双车道的长裂缝,路面裂缝采集过程中往往不能得到完整的裂缝信息,可能造成对路面损毁程度的错误评估。为解决路面图像检测过程中采集裂缝信息不完整的问题,拟采用SIFT算法对在不同时刻对同一路面采集到的同一裂缝信息进行特征点提取。针对裂缝边缘处的特征点灰度较背景像素灰度有阶跃变化的特点,在裂缝图像特征点筛选过程中引入阈值分割理论,使裂缝信息从背景中分离,并且标记裂缝像素点,从而将图像中背景的特征点过滤。再将目标图像和参考图像中的特征点进行配准,并采用加权平均融合法将目标图像和参考图像拼接成一幅完整的裂缝图像。改良后的算法可以提高裂缝特征匹配的精度、速度、可靠性和准确性,以此保证对路面损毁状况的正确估计。
以邢台—临西高速公路试验段工程为背景，基于实测的分层沉降数据，借助弹性理论公式推导得出应力扩散系数的计算方法，并利用PLAXIS 有限元软件，对施工期路基的塑性区开展情况展开数值模拟，以确定该方法的适用范围。同时，提出了能够表征地质条件对应力扩散系数的影响因子，通过绘制该因子与应力扩散系数的关系曲线进一步揭示硬壳层的应力扩散规律。结果表明，应力扩散系数具有明显的时间效应和数值分布范围。在上述工作基础上，将应力扩散系数引入到地基沉降计算中，提出适用于双层路基的、改进的分层总和法及其计算流程，经工程实践验证，该方法具有简单、实效的特点。
分别从微观和宏观对脱硫橡胶及其橡胶沥青进行了研究,并用普通废胎橡胶及其橡胶沥青进行了对比。通过溶解试验发现脱硫橡胶的溶解性远大于普通橡胶,回收脱硫橡胶中仅有极少的橡胶颗粒存在。红外光谱表明脱硫橡胶颗粒较普通废胶粉含有更多的活性化学键,具有较低的交联度。脱硫橡胶沥青在相同温度下粘度较低同时也兼具较好的稳定性。建立了脱硫橡胶沥青的溶胀模型。比较了2种橡胶沥青的路用性能,发现脱硫橡胶的粘度和低温延度要好于普通橡胶沥青,其他性能则略差,并用溶胀模型进行了解释。
为了改良现有混料理论不能很好解决混合料的各种力学性能优化的问题。通过设计数十种不同配合比试验,分别测试按不同配合比制备的沥青混合料的主要性能指标。运用人工神经网络分析方法,以沥青结合料、水泥和4种不同粒径的矿石的用量比例为模型的输入,以沥青混合料的马歇尔稳定度和流值为输出,建立6-4-2的BP神经网络模型,对混合料的马歇尔稳定度和流值两大性能指标进行了研究。从而对沥青结合料、水泥和4种不同粒径的矿石制备沥青混合料的工艺进行了优化,并找到了理想马歇尔稳定度和流值时的适宜配合比为:C1>32%、16%<C2<40%、C3<22%、12%<C4<36%、3.5%<C<7.5%、O/S>7%。
为探讨目前公路工程质量检验评定中以检查项目的抽查合格率来确定检查项目得分及用加权平均方法计算分项工程得分的合理性,针对其中的评分高低与质量水平高低是否存在严格的对应关系这一问题进行了研究。根据数理统计学的假设检验理论对检查项目得分的分析,认为在小样本时检查项目得分与实际质量水平高低之间不存在明确的对应关系;基于数值分析及算例,认为采用加权平均的方法进行分项工程得分计算无法反映单个检查项目的突出影响;通过对评定对象的内涵和性质分析,认为外观缺陷和资料不全的减分存在涵义不明确的问题。并据此提出了公路工程质量评定的改进建议。
汶川地震暴露了我国在震后桥梁快速评估及应急处治技术方面的隐忧。通过借鉴美、日震后桥梁快速评估技术,总结汶川地震应急的经验和教训,研究提出了我国震后桥梁快速评估技术体系的雏形,包括震后桥梁应急的阶段划分、评估流程及评估要点等。震后桥梁应急的阶段划分为紧急调查与紧急处治(抢通阶段）、应急评估与应急处治(保通阶段）和安全检测与恢复重建(重建阶段）3个主要阶段。紧急调查是在短期内对受地震影响的桥梁进行快速筛选,了解是否有危及桥梁安全的重大损伤或其他重大灾情;应急评估的目的是进一步了解震害桥梁的安全性(相对安全性）,以便尽早实施应急处治措施。应急评估依据震害损伤对桥梁承载能力及通行能力的影响程度,将震灾损伤分为Ⅰ—Ⅲ级。此外,还讨论了我国震后桥梁应急评估技术研究的未来突破方向。
正交异性钢桥面板的顶板疲劳裂纹,特别是萌生于焊根的顶板裂纹,对桥面系的安全使用危害很大。钢桥面板有限元节段模型计算分析表明,顶板横向应力分布在横隔板截面和跨中部分差别较大,前者类似固端梁,后者类似弹性支承多跨连续梁;顶板-纵肋连接处的应力纵向和横向影响线很短,疲劳验算可不考虑同一车辆轴重间的相互影响及多车效应;横隔板截面处萌生于焊根的顶板裂纹更易发生。参数分析结果还表明,增加顶板厚度可大大降低顶板的应力幅,铺装层的完整性对钢桥面板十分重要。此外,通过对现有试验数据的分析,采用焊趾或焊根处顶板底面的横向热点应力作为参考应力,顶板裂纹的疲劳等级可达到Eurocode的125级。
调研了国内外混凝土桥梁耐久性相关设计、施工和检测规范,对比分析了上述规范中的环境作用指标,耐久性设计中的水灰/胶比、水泥/胶凝材料用量、混凝土强度等级、氯离子含量、最大碱含量、含气量、混凝土抗冻耐久性指数和抗冻等级、混凝土保护层厚度、裂缝和防腐蚀附加措施指标,耐久性施工中的原材料标准、混凝土浇注和振捣密实、养护方法指标,耐久性检验中的保护层厚度、混凝土耐久性指数或抗冻等级指标和要求。最终提出了涵盖环境、材料、构件和结构4个层次,考虑设计、施工和检测3个阶段的混凝土桥梁耐久性指标体系。
基于复频率和滞后阻尼系数的关系,选择新型钢-混组合桥梁结构———波纹钢腹板组合箱梁桥,利用等效前后复频率相等的原理,推导出了波纹钢腹板组合箱梁桥等效阻尼比的计算公式。建立波纹钢腹板组合箱梁实桥有限元模型,通过实际波纹钢腹板简支箱梁和连续箱梁计算得其等效阻尼比并与实测结果进行比较。分析结果表明:波纹钢腹板组合箱梁桥的等效阻尼比公式的计算结果与实测结果吻合良好;提出的计算方法简单实用,能够满足工程中使用的要求。提出的等效阻尼比的计算公式可以有效计算波纹钢腹板组合箱梁桥的等效阻尼比,为动力分析中阻尼比的取值提供参考。
介绍了体外预应力桥梁的有限元分析方法,基于ANSYS二次开发了体外预应力桥梁有限元分析模块,能够计入材料与几何非线性影响,可用于分析体外预应力结构的极限承载力和局部受力特征。利用开发的模块,建立体外预应力桥梁的有限元模型,利用Solid65结合Solid45单元模拟混凝土,利用Link8模拟预应力束。在此基础上,通过对体内束和体外束的不同比例的配束方案的体外预应力混凝土桥梁力学性能分析,研究配束方案对极限承载能力的影响。分析结果表明,适当配置有粘结预应力对改善体外预应力桥梁的极限承载能力有较大的作用,可增加混凝体塑性变形的范围。因此,可选用适当的体外束和体内束的配合比,以获得更好的力学性能。
对小箱梁桥进行了单梁和实桥试验,通过对比铺装前后挠度的变化,评价铺装所起的作用。用铺装前的试验求出综合弹性模量,用铺装后的挠度值对应的抗弯惯性矩与假想的铺装参与厚度对应的理论抗弯惯性矩比较,得到铺装层实际参与共同受力的程度。结果表明:接触面进行了凿毛处理,可大幅度提高铺装层参与结构共同受力的程度,铺装层可100%参与小箱梁共同受力;一般情况下约70%铺装层参与小箱梁共同受力,对于8 cm铺装层,设计中可取铺装层厚度的60%或扣除3 cm考虑铺装层参与共同作用;铺装层使小箱梁的横向受力更为均匀。
为分析水泥混凝土桥梁桥面铺装的内部受力状况,以清河四桥为蓝本,建立了连续T梁桥有限元模型,结合T梁桥的受力特点以及桥面铺装破坏主要形式,分析了不同载荷情况、不同的制动力、不同模量组合对层间最大剪应力的影响。分析表明:荷载等级的大小对层间剪切应力的影响更为显著;在铺装层的材料选取时,应该考虑模量对铺装层拉应力及最大剪应力;环氧沥青混凝土有较高的模量和抗拉抗剪切性能,适用于混凝土连续T梁桥的桥面铺装。
针对强地震作用下小净距隧道围岩的力学特征,采用三维数值模拟的手段,并引入基于Mohr-Coulomb准则的屈服接近度函数作评价指标,对多种净距条件下隧道围岩地震动力响应特征进行了深入研究。研究结果表明,在强地震作用下,小净距隧道围岩的破坏发展规律是由边仰坡开始,再逐渐由洞口向洞身段发展;小净距隧道中夹岩的应力状态与其净距密切相关,净距越小,距洞口的距离越近,小净距隧道中夹岩屈服接近度值越大;而洞周其余围岩的应力状态仅在间距较小时与隧道间距有关,当隧道间距增大到一定程度后,不再有相关性;最后建议采用以YAI≤0.2的应力状态作为小净距隧道抗震设计的应力标准。
突发事件下,不同方向的应急车辆同时到达交叉口竞争绿灯相位。为减少应急车辆在交叉口的延误,以车辆总停留时间最小为目标,综合考虑各相位的期望将来停留时间和应急车流量比,得到各个相位的优先权。根据当前相位和下一相位的队长和应急车流量比,采用模糊Petri网方法确定当前相位的最佳绿灯时间,并给出了具体的信号优先控制策略。仿真结果表明,当应急车流量比由0.1增加到0.6时,由于对应相位的优先权增大,实际执行绿灯时间接近于相位清空时间,部分应急车辆可以不在交叉口停留直接通过,应急车辆的交叉口平均延误由22.43 s下降到20.41 s。可见,该方法可以有效降低应急车辆的交叉口延误。
针对车辆违章行为中的违章变道行驶,给出一种基于视频图像处理的违章检测算法,该算法包括车辆检测、车辆跟踪和违章行为判别3个处理步骤。车辆检测采用基于支持向量机(SVM）和滑动窗口搜索的方法,以检测结果作为跟踪起点,跟踪算法在后续帧对车辆的位置进行预测。提出了一种新的车辆跟踪算法,该算法包括2个处理步骤,首先利用卡尔曼滤波器估计车辆的位置,然后依据检测环节中训练得到的SVM分类器模型,在估计位置的周围进行匹配,实现对车辆的精确跟踪。通过对车辆的跟踪,可以时刻获得车辆的位置,根据车辆的行驶状态与初始所属车道是否一致来判断是否有违章行为发生。试验结果表明,车辆违章检测算法的检测率高,误检率低,并且能够进行实时处理。
为了提高在低比特率条件下的解码图像质量和视觉效果,根据交通图像背景和局部相似特点与原子参数量化特性,给出了基于原子参数预测和量化的交通图像压缩算法。该算法首先分解一批交通图像,以分解后的原子参数构建原子库,在此基础上,利用构建原子库对稀疏分解的原子参数进行预测和量化,然后对投影分量进行排序差分处理,采用变长编码对处理后的投影分量进行编码,根据投影分量的重排顺序,对经过预测和量化后的原子参数进行相应的重排,最后采用算术编码对重排后的原子参数进行编码。仿真试验结果表明,与已有文献中的方法相比,该算法能够更有效的实现交通图像的压缩,在相同压缩比下,解码图像有更高的峰值信噪比和主观图像质量。
为了更准确地估算信号控制交叉口通行能力,在HCM2000方法的整体框架下,对其右转流向行人和自行车修正系数计算模型进行改进。研究基于济南市8个交叉口的调查数据,采用回归分析的方法,建立了右转通行能力行人自行车修正系数的计算模型。该模型能适用于较大的行人自行车流量的情况,并针对不同设计模式和相位条件,给出各相位期间冲突的行人和自行车流量计算表。在此基础上,对比分析了行人自行车对自行车左转1次和左转2次过街2种设计模式右转通行能力的影响。研究表明,双曲线模型能较好地描述当量行人绿灯小时流率与相关占有率之间的关系;对于右转通行能力,左转自行车1次过街和2次过街这两种设计模式分别适用于行人自行车流率较小和较大的情况。
轻微拥挤状态下车流疏散的不利将导致交通状态的恶化,轻微拥挤将演变为严重拥挤。以轻微拥挤状态下的区域路网为研究对象,建立以路网饱和度方差最小为第1阶段目标,路网行驶花费最少为第2阶段目标的两阶段优化模型。优化模型采用Matlab进行求解。在求解第1阶段目标函数的同时,识别拥挤最严重的路径并作为拥挤疏散通道;求解第2阶段目标函数的同时,结合交通流相容性的概念,构建与拥挤疏散通道相容的畅通诱导通道,对流量进行合理诱导和分配。数值计算表明,此优化方法能够较好的解决拥挤区域的车辆疏散问题。
针对目前交通运输行业缺少逆反射计量标准,逆反射计量数据的准确性、有效性和统一性无法得到保证的情况,以逆反射测量系统的工作原理和数学模型的研究为基础,制定检定技术方案,通过进行重复性试验、稳定性试验、不确定度评定和结果验证等技术建立起逆反射测量标准装置,然后通过逆反射测量标准装置→逆反射标准物质→逆反射测量仪的路径进行量值传递,从而建立起逆反射量值溯源传递链,实现了逆反射性能的量值统一和计量准确,填补了国家计量体系与交通计量体系在逆反射领域的空白。
针对国内多条高速公路互通立交分流区进行了详细的调研工作,利用NC200检测器获得了大量的调研数据。在理论模型分析的基础上,利用χ2检验技术对分流区多个断面的车头时距统计值进行了假设检验,验证了多个断面不同交通量下车头时距的分布规律。检验统计表明当高速公路互通立交分流区交通量分别为510、508、350、294、212、78 veh/h时,移位负指数分布可较好的反映车辆车头时距的分布规律,相关研究结论为进一步的科研和设计工作提供了重要的理论基础。
建立山区双车道公路养护作业区Vissim仿真模型,通过信号灯控制通行时间,模拟在不同封闭段长度下车辆的运行状态,对行程延误、排队长度、停车次数和停驶车辆百分比等参数进行分析,得出山区双车道公路单车道封闭,短期养护作业封闭段长度不宜大于200 m,长期养护作业封闭段长度不宜大于2 500 m,这为山区双车道公路养护作业区设置和交通组织提供理论依据。
为了深入分析蓄冷式冷链物流多温共配的经济学动力机制及社会效益,克服传统冷链物流采用专用车辆的单品温配送的不足,综合考虑了车辆的固定成本、采购成本及货物的库存成本、货损成本、运输成本与能量成本构建了成本函数模型,将蓄冷式多温共配模式与传统配送模式进行了比较分析,研究中发现:蓄冷式冷链物流多温共配,在确保产品品质的同时,不仅降低了初置成本,而且降低了配送次数并提高了车辆装载及装卸货效率,缩短了运送时间。与此同时,节省了能源、降低了油耗、配送成本以及订单处理与库存保管成本和货损成本,并具有明显的低碳经济。
公路货物运输系统不仅是一个动态的、非线性的复杂系统,而且受众多因素影响。为了提高公路货物运输系统预测的精度,采用系统动力学方法,考虑系统中经济、人口、运输需求、运输供给、运输价格、其他运输方式等多个相关因素,分析因素间的因果关系。在构建因果关系图和分析因果反馈环的基础上建立了公路货物运输系统的SD(System Dynamics）模型,并应用黑龙江省公路货物运输相关统计数据对模型进行了仿真和验证,结果证明应用该模型进行公路货物运输系统预测是有效可行的,且预测精度比传统预测方法高。
对企业运营进行科学管理的一种思想是对企业运营情况实时预警,预测企业可能发生的不利情况并采取相应措施进行调整。运用该思想,基于道路运输企业运营的特点,研究设计了道路运输企业运营预警系统,阐述了系统结构、预警与决策知识库、运营预警指标、预警方式以及对应各层次预警的辅助决策方法。该系统通过分析道路运输企业的历史运营数据,运用系统预警知识对运输企业运营情况进行预警,并提供决策者运营决策的相关建议。
