为研究沥青路面结构实际处于拉压应力作用下的疲劳损伤特性,针对沥青混合料AC-13开展了连续式交变正弦波形加载的小梁拉压疲劳试验。依据损伤力学基本理论,采用唯象学方法分析了沥青混合料的拉压疲劳损伤特性。介绍了拉压疲劳试验方法及影响因素,根据疲劳试验结果得到了拉压疲劳方程；基于弹性模量定义的损伤变量,建立了拉压疲劳损伤模型,拟合疲劳试验结果确定了损伤参数,获得了考虑应力水平的拉压疲劳损伤演化方程。研究结果表明：疲劳损伤参数α、β随应力水平增大而增大,且近似呈线性关系;拉压疲劳损伤演化大致呈3阶段变化规律,即损伤萌生、损伤稳定增长和损伤失稳破坏阶段；应力水平越大的损伤演化曲线越靠下,随寿命比变化疲劳损伤演化速度越缓和。
为全面验证Mafilon材料置换矿粉后沥青混合料的路用性能,进行了室内试验并现场观测了该沥青混合料的融冰化雪能力。对比不同Mafilon掺量的沥青混合料的性能差异,结果表明:在相同矿料级配条件下,长效型主动融雪沥青混合料高温性能优良,Mafilon掺量对沥青混合料的低温性能基本没有影响。3种沥青混合料的水稳定性满足规范要求,但是水稳定性能随Mafilon掺量的增加而降低。从室内和试验路长效型主动融雪沥青混合料的除冰雪效果看,Mafilon置换矿粉比例越高,其除冰雪效果越明显。
将工业生产的废料粉煤灰和价格相对低廉的玻璃纤维应用到水泥土中,运用正交试验方法,通过室内无侧限抗压强度试验,研究了玻璃纤维粉煤灰水泥土的无侧限抗压强度的影响因素及其发展规律。试验研究表明:在水泥土中掺入一定量的粉煤灰和玻璃纤维可以明显地提高水泥土的无侧限抗压强度。通过正交试验各个因素分析可得:龄期和水泥掺量对水泥土强度的影响较大,其次是粉煤灰,而玻璃纤维对强度的影响较小;同时对水泥、粉煤灰、玻璃纤维3个因素对玻璃纤维粉煤灰水泥土强度增长机理进行分析得到:水泥的水化是玻璃纤维粉煤灰水泥土强度增长的主要来源;粉煤灰的作用主要体现在填充效应、水化效应和形态效应3个方面;玻璃纤维的主要作用为固结加筋。
首先分析了通过击实试验确定最佳含水量和最大干密度的缺陷,然后提出了考虑集料吸水率的最佳含水量和最大干密度的理论计算公式。根据理论计算原理,对杭长高速的2个路面合同段水泥稳定碎石基层,进行了最佳含水量和最大干密度的理论计算,结果表明集料的吸水率对混合料的最佳含水量和最大干密度有重要的影响。通过室内振动击实与现场试验段采集到的干密度标准值对理论计算结果进行了准确性评价,对比结果表明,理论计算结果得到的最佳含水量和最大干密度与击实和现场灌砂标准值相差不大,反映在压实度上仅相差0.2％和0.3％,完全能够满足要求。最后对3种状态下的干密度进行了无侧限抗压强度试验,结果表明差别较小。
为了评估某红粘土路堑高边坡实体工程的加固效果,采用有限差分程序Flac3D,对该红粘土路堑高边坡的加固效果进行了数值模拟,数值模拟过程严格遵循施工步骤,并考虑了不同岩土层材料属性和多种支挡结构的影响。数值分析结果表明:红粘土路堑边坡最大位移一般发生在第1级台阶顶部和坡脚桩板墙背部,失稳时边坡将主要沿着岩土层界面发生滑动。采用锚杆框架支护使坡体浅表层位移大大减小,提高了边坡中部稳定性。桩板墙是坡脚加固的有效形式,考虑到挡土板后最大水平压力和最大翘曲变形均发生在底端中部,建议在板前设置牛腿支撑。
为了有效预防或减轻青藏公路路基路面的不均匀变形病害问题,大大提高路面的使用性能和行车的安全舒适性,通过前期的现场调研数据结果,分析了青藏公路路基路面不均匀变形的现状和病害机理,在此分析基础上建立对称的路基单元模型为平面应变问题的ABAQUS二维有限元模型。通过ABAQUS有限元模型计算进一步分析了路基路面的横向不均匀变形引起的附加应力,研究了纵向不均匀变形与路基高度、路基填土模量、季节活动层模量、融化区模量及融化区深度的相关关系。最终从结构破坏角度提出了横向不均匀变形处治时的控制指标,从行车舒适性和安全性的角度提出了纵向不均匀变形处治时的控制指标。
为了揭示连续配筋混凝土路面水损破坏的内在机理,设计一种连续配筋路面裂缝渗水速率的模拟试验方法,用于分析连续配筋混凝土路面裂缝渗水规律。通过试验测试了连续配筋混凝土路面不同裂缝宽度的渗水速率,并拟合了两者之间的数量关系,结果发现渗水速率随裂缝宽度的增大而急剧增加,两者大体呈二次递增关系。试验结果表明,裂缝宽度对渗水速率相当敏感。实际工程应用中,为了减少连续配筋混凝土路面的水损破坏,在设计上应根据降雨量大小,采取适当的防水措施和设计方法,如采用主动诱导切缝并做封缝处理,或在设计时选用更小的裂缝宽度,以提高其路用品质,发挥连续配筋混凝土路面长寿命优势,保证长期使用性能。
针对公路最小直线长度多次规范修订时的不明确以及在实际应用中存在的问题，收集国内外相关资料进行对比，发现各国的规定值有差异，也确定了我国指标值的出处；其次，考虑车辆运行时，超高过渡、加减速及驾驶员操作的需要，采用力学、运动学的方法，从理论上推导出满足以上要求的最小直线长度模型；再次，考虑驾驶员舒适性要求，建立各种线形组合下的三维模型，借助透视图分析方法，建立满足舒适性要求的最小直线长度模型；最后，综合以上几方面给出了最终的最小直线长度模型。研究结果表明:对于同向曲线之间的最小直线长度，满足视觉舒适性要求是最主要的，且其值随着半径的增大而减小；对于反向曲线之间的最小直线长度，超高过渡和离心加减速度变化率是控制因素，但两个最小长度值均比现有规范值小。该结论得到某国道改造项目的验证，并有助今后规范的修订。
在水泥刻槽路面损坏检测中,由于刻槽的存在给基于图像的裂缝识别造成许多噪声干扰,长期以来无法对水泥刻槽路面应用快速检测设备进行自动裂缝识别。为了解决这一问题,对水泥刻槽路面裂缝识别方法进行了研究,提出根据几何特征识别刻槽、去除刻槽的方法。首先,用形态学的方法去除路面噪声,然后通过试验得到适用于水泥路面裂缝的最佳边缘检测方法及最佳阈值,检测出图像中的裂缝和刻槽。根据刻槽的直线及角度特征,利用Hough变换对边缘检测结果进行刻槽提取,而后将其从边缘检测结果中剔除,得到裂缝。结果表明,用该方法可以有效地去除刻槽误识别,准确识别裂缝,与传统的边缘检测方法相比,识别精度有了明显提高,解决了长期以来水泥刻槽路面无法进行自动识别的问题,提高了水泥刻槽路面破损检测效率。
针对我国山区公路沿线岩质边坡崩塌评价问题,提出了公路崩塌地质灾害危险性分级系统(RFRS)。在对地形因子、公路因子、地质因子、气候因子、崩塌历史因子和防护措施加权乘子6项指标定性分析和定量化的基础上,制订了公路崩塌地质灾害危险性分级依据、分级标准。通过对云南省水富—麻柳湾高速公路沿线崩塌地质灾害进行RFRS易发区评价,并与崩塌地质灾害易发区评价方法进行对比分析,结果表明:(1)复兴段沿线崩塌或潜在崩塌灾害危险性等级达到B级的路段多达4.3 km,建议对达到B级以上的路段定期安排专业人员进行数据采集和分析；(2)FRRS分级系统具有考虑因素全面、野外填表操作方便、分级科学、便于实际应用的优点。
以青海省海东地区循化县积石峡黄河大桥为工程背景,着重讨论了影响积石峡———黄河大桥箱梁冬季温度场的相关参数,并针对高原地区冬季条件下箱梁温度场的边界条件的确定进行了较为深入的研究。选取积石峡1号黄河大桥作为试验算例,在大量实测数据的基础上,参考当地气象资料,对太阳辐射、对流气温等温度场初始条件与边界条件的施加进行了讨论,并将数值试验结果与实测比较,最终确定相关参数。最后使用所选取的参数,对1号黄河大桥进行了算例检验,数值仿真结果与现场观测结果吻合,表明参数具有较好的精确性和可靠性。研究结果不但为后续研究积石峡2号黄河大桥的温度荷载提供参数依据,也为青藏高原类似桥梁的设计与施工建造提供了重要的参考。
针对大跨径混凝土箱梁桥0号箱梁的特点,详细介绍分析了水化热温度场数值模拟过程中混凝土参数的取值以及边界条件的确定方法,以苏通大桥辅助航道桥的0号箱梁为例,利用ANSYS对其混凝土浇注后的温度场进行了数值模拟,并与实测值进行了对比。研究结果表明:混凝土硬化早期,温度随水泥水化的发展,经历了较快的温升阶段,到达最值后,进入缓慢的温降阶段,最值出现的越早,温降的速率越大;混凝土浇注后的最大内外温差与构件厚度和表面边界情况有关,构件厚度越大,表面散热条件越好,可达到的最大内外温差也就越大;新旧混凝土结合面处存在温度倒灌现象.混凝土养护期间,应根据箱梁混凝土水化热温度场的特点,对重要部位进行有针对性的养护。
针对目前预应力混凝土连续箱梁腹板1/4跨附近开裂现象比较普遍,已严重影响该类桥梁的安全性和耐久性这一问题。分别以重庆石板坡长江大桥和钟祥汉江大桥为例,采用拉-压杆理论,建立拉-压杆模型,研究顶、底板纵向搭接索引起的竖向拉力对预应力混凝土连续箱梁腹板受力状态的影响。在分析顶、底板搭接索反拱石机理的基础上,对预应力混凝土连续箱梁顶、底板纵向搭接索引起的腹板竖向拉力进行了拉-压杆模型分析。研究表明预应力混凝土箱梁顶、底板纵向搭接索可在腹板内引起较大的竖向拉力,并提出了相应的设计注意事项。
为了解多室箱波形钢腹板箱梁的力学性能,采用试验与有限元模拟分析相结合的方法对单箱三室波形钢腹板PC组合箱梁桥的力学性能进行了研究。通过静载试验得到试验梁在试验荷载作用下的挠度曲线,边跨跨中及中跨跨中截面顶底板纵向正应力分布;通过动载试验得到试验梁前5阶模态、中跨跨中断面最大动挠度。研究结果表明:在试验荷载作用下,各工况实测挠度满足规范要求;偏心荷载作用下的挠度值比对称荷载下大30％以上,在计算波形钢腹板PC组合箱梁活载效应时,建议选用合理的内力增大系数来计入偏心荷载对截面内力的影响。各控制截面实测应力曲线变化趋势与有限元计算值趋势吻合,实测值均小于计算值,且满足预应力混凝土桥应力的一般要求。动载试验表明桥面铺装平整,符合设计要求。
为了简化计算波纹钢腹板组合箱梁在汽车偏心荷载作用下的变形和内力,针对波纹钢腹板组合箱梁抗扭刚度较弱,在偏心荷载作用下会产生较大扭转和畸变变形的特点,参考普通混凝土箱梁偏心增大系数的计算原理和方法,针对等高度和变高度2种结构形式的波纹钢腹板箱梁,推导了单位扭矩作用下扭转角和畸变角的解析计算公式,得到了考虑畸变变形情况下波纹钢腹板组合箱梁偏心增大系数的理论计算公式。结合某模型试验结果可以看出,实测值与理论计算值比较接近,误差范围为0.5％12.3％,说明了所推导理论公式的正确性。并且,把试验数据与普通混凝土箱梁偏心增大系数经验值相比较,说明了波纹钢腹板箱梁抗扭刚度较低,由箱梁扭转和畸变会引起较大的偏心增大系数,从而会引起较大的变形和内力,在实际设计中应引起充分重视。
为了计算体外预应力波纹钢腹板组合箱梁桥的极限抗弯承载力,针对其构造特点,考虑波纹钢腹板与顶底板混凝土剪力连接键剪切滑移的影响,推导了波纹钢腹板预应力箱梁极限抗弯承载力计算公式。滑移应变增大了顶底板的应变和截面曲率,可以通过附加弯矩考虑界面滑移对极限抗弯承载力的影响;在分析体外预应力钢筋与梁体变形协调关系的基础上,得到了体外预应力筋的应力增量,推导并总结了应用塑性铰法计算波纹钢腹板体外预应力组合箱梁极限抗弯承载力的步骤,并通过模型试验对该方法进行了验证。试验与理论分析的对比结果表明:考虑剪力连接键剪切滑移会减小极限抗弯承载力;推导得出的公式的计算结果优于同类现有方法,与实测数值接近,可用于同类箱梁设计的参考。
对高速公路中宽幅空心板梁桥(板宽1.5 m)的上部结构横向拓宽方案进行了分析研究。在高速公路扩建工程中,宽幅空心板梁桥的横向拓宽时,新建桥梁原则上采用宽幅空心板梁结构,但是旧桥宽幅空心板梁在运营使用中产生了诸多结构性病害,拓宽设计时需要研究新建拓宽结构采用普通空心板梁结构的可行性,以此作为一种替代性拓宽方案。对于该替代性方案的可行性采用结构比选方法进行理论分析研究,研究表明替代性拓宽方案是可行的,并在此基础上提出了新建桥梁结构普通空心板梁的设计内力简化计算方法。
火灾对先张法预应力空心板的安全性、耐久性存在非常不利的影响,详细阐述了火灾事故的处置思路和具体方法。研究提出综合采用颜色判别法、损伤程度判别法以及空心板内部温度场有限元分析法,以便更准确地判别火灾后结构的内部损伤。研究结果表明,火灾高温灼烧后混凝土强度严重下降,结构工作性能降低甚至丧失。通过对火损后结构表观状况和各类重要指标劣化的检测、火灾时结构表面温度推算、结构内部温度场模拟分析,研究得出判别内部损伤深度情况的方法,对损伤程度不同的板梁分别提出了保留利用、加固或拆除等相应处置措施。
通过改进碳化深度预测模型,结合IPCC对CO2浓度和气候变暖的预测数据,研究CO2排放对混凝土结构碳化损伤的影响。考虑CO2排放、环境、结构尺寸、保护层厚度和劣化机制的不确定性和变异性,假定某混凝土结构2010年开始服役,用时变可靠度模型计算其在实际气候条件和多种CO2排放策略下未来90 a的开始腐蚀概率。研究结果表明:A1F1和A1B排放策略下,碳化深度平均值分别比不考虑CO2浓度影响增大17％和8％,CO2排放导致混凝土结构腐蚀概率显著增加;地区气候条件对碳化腐蚀有显著的影响;对于保护层厚度为40 mm和水灰比为0.45的混凝土结构,碳化腐蚀损伤可以忽略,对于保护层厚度为20 mm和水灰比为0.55的混凝土结构,钢筋腐蚀风险较高。
桥梁2阶段抗震设计方法关注桥梁结构罕遇地震下的延性性能,以达到大震不倒抗震设防要求。采用能力评估和目标位移预测相结合的pushover分析方法为桥梁结构罕遇地震下的受力行为提供了一种简化分析方法。分别采用能力谱方法和等效SDOF非线性时程分析2种目标位移计算方法,对2座已建钢筋混凝土拱桥进行pushover分析,并与动力弹塑性时程分析结果进行对比。研究结果表明:pushover分析方法可准确预测钢筋混凝土拱桥罕遇地震下横桥向最大位移响应,但对纵桥向最大位移响应的预测精度相对较差。研究结论为钢筋混凝土拱桥罕遇地震下抗震性能评估提供参考依据。
根据山岭隧道的特点,考虑隧道围岩松散岩体的竖向惯性力和隧道结构本身承受的地层形变压力,基于反应变位法的基本原理,结合隧道当量半径的思想,得到隧道结构横截面抗震计算的近似方法。通过算例分析可知,在剪切波作用下,衬砌结构存在较大的拉应力,拱顶45范围内具有较大的弯矩和剪力,这是隧道抗震设计需要加强衬砌的重要因素之一。同时,该方法计算结果偏于保守,适用于强震作用下的情况。对于山岭隧道横截面抗震初步设计,可以应用该方法进行衬砌的强度验算。
将无人飞机技术应用到稀疏路网的交通监控当中,提出了无人飞机在有无续航里程约束条件下的交通监控部署方法。给出了无人飞机的监控路段和节点的选择方法;在无续航里程约束条件下,将无人飞机的交通监控问题转化为旅行商问题,并运用模拟退火算法予以求解;在有续航里程约束条件下,运用K-means聚类方法,将无人飞机的监控区域划分成若干子监控区,从而将该问题转化为无续航里程约束的无人飞机交通监控部署问题。以新疆库库高速公路和路网为例,对稀疏路网条件下的无人飞机交通监控部署方法进行实证分析和试飞试验。试验结果表明:无人飞机在稀疏路网条件下是一种有效的交通监控设备,可用于我国西部稀疏路网的交通监控。
以现有长株潭城市群中的高速公路以及重要省道国道为主体,基于弗洛伊德最短路径算法,采用与交通流量存在一定联系的各城区GDP加权指数,作为交通效能评估模型的评价指标;根据建立的模型,对长沙市到湘潭和株洲主要经过的京珠高速与长潭西线高速进行分析。计算结果表明,对京珠高速的设计车道数应多于长潭西线,若长沙到湘潭及株洲的车流量发生饱和时,应优先加宽京珠高速,根据道路流量系数比,则京珠高速设计为双向8车道更为合理。提出的路网理想指数评价方法简单直观,建模理论清晰易懂,计算方便,数据采集容易,具有一定合理性,可对路网的交通效能评价提供参考。
为获得交通标志反光膜逆反射系数在自然条件下的衰减规律,对设置在交通运输部北京试验场的230块交通标志样本进行了连续12 a(1998—2010)的逆反射系数观测,根据观测结果针对不同颜色、不同反光等级的反光膜建立逆反射系数衰减曲线,并建立线性数学模型、二次曲线数学模型、三次曲线数学模型。研究表明,二次曲线模型、三次曲线模型在很多情况下的拟合结果优于线性模型,同时,通过该预测模型可以得到反光膜衰减所符合的数学规律,并可为研究反光膜的使用寿命提供借鉴。虽然受到多种因素的影响,不能完全依照预测模型决定标志的更换周期,但是本研究结果对我国交通标志的养护具有较重要的参考意义。
为了有效减缓我国城市交通因城市化、机动化的快速推进所导致的CO2等温室气体排放量不断急剧增加的趋势,构建以低碳、绿色、环保、高效、低耗、安全为特征的城市低碳交通发展模式。以上海市为例,采用了IPCC2006中的碳排放计算公式,及运用基于我国燃烧热值的CO2排放因子,统计分析了城市交通CO2排放现状,并将其结合城市交通结构进行了相应的分析。研究结果表明:私家车是城市交通能源消耗的较大增长源,同时也是城市交通CO2排放的较大贡献者。最后,为了短期内尽快转变城市交通发展方式,快速有效地构建城市交通低碳发展模式,以减少能源消耗及CO2排放,提出了以慢行交通、公共交通替代私家车出行的减排途径;并通过情景分析评估了不同减排策略的减排效果,为发展以公共交通为主导的交通模式、及节能减排的实施提供了理论依据。
为了实时监控公路隧道内车流量和交通事件,根据隧道特征、交通流变化情况、检测数据的相关性和常发事故的特点,在对目前视频检测系统分析的基础上,针对隧道内车流量和交通事件的检测,提出了一种基于多目标跟踪的隧道交通流视频检测算法。该算法根据当前图像帧的目标列表与前帧目标区域的目标列表进行相似性比较,计算其相似度以求出最小距离,这样减少了跟踪的盲目性,提高了算法的计算速度和精度。通过对隧道交通数据挖掘分析,提取隧道交通事件发生时各属性数据的关联性,试验测试表明对隧道车流量视频检测的总正确率高于97%及交通事件检测准确率高于95%。该算法能够在一定程度上对交通事故进行预警,对于减少和避免交通事故发生具有重要意义。
通过分析汽车维护质量的主要影响因素，提出了汽车维护质量评价的指标，采用层次分析法(AHP) 与专家组决策法(Delphi) 相结合的方法确定各指标的权重，研究建立了汽车维护质量综合评价模型并进行了定量分析，制定了汽车维护质量等级评定标准。以某二级维护的汽车为例，采用所建立的汽车维护质量评价模型和模糊综合评价方法对该汽车维护质量进行了评价。结果表明，实例车维护质量评分为82 分。模糊综合评价法评价汽车维护质量，方法简单实用，评价结果准确可靠。
