开挖膨胀土能否直接用作填料需跟踪开展CBR试验,而试件浸水需4d将妨碍路堤填筑新技术的工程应用,有必要研究快速获取膨胀土CBR指标的方法。对百色膨胀土按改进CBR试验方法进行试验,设定不同时刻测试试件的变形和强度值,分析得到2指标的浸水时间效应及其变化规律;引入灰色理论中带1阶加权平均弱化缓冲算子的GM(1,1)模型,对测试结果做了指标值的预测和分析。结果表明,用浸水1d试件的膨胀变形实测值可预测其浸水4d的实际值,精度能满足工程要求且偏安全。据此,总结并提出膨胀土填料的改进CBR指标快速确定方法。
针对目前道路工程领域有关聚合物改性水泥胶浆流变性能的系统研究较少的现状,试验研究了丁苯聚合物乳液对水泥胶浆力学性能的影响,通过BrookfieldR/SPlus旋转粘度测试仪,分析了高效减水剂、剪切速率、丁苯聚合物乳液以及矿物掺和料对聚合物改性水泥胶浆流变性能的影响。试验结果表明:加入丁苯聚合物乳液能够显著提高水泥胶浆的柔韧性,降低其脆性;高效减水剂对聚合物改性水泥胶浆的流变性能有显著影响,其屈服应力及塑性粘度随高效减水剂掺量的增大而逐渐减小;聚合物改性水泥胶浆的流变曲线符合宾汉姆流体模型(Binghamfluidmodel),随着丁苯乳液掺量的不断增加,水泥胶浆的流变性能得以逐渐改善;聚合物改性水泥胶浆的剪切应力及塑性粘度随着粉煤灰掺量的增大出现一定程度的增长,随着矿粉掺量的逐渐增大,其剪切应力及塑性粘度出现一定程度的下降,但下降幅度并不明显。
为了研究沥青路面结构在车辆荷载作用下的疲劳损伤演化特性,并分析其形变规律,运用通用有限元软件ABAQUS及其二次开发平台,建立考虑路面材料非线性疲劳损伤的沥青路面结构数值计算模型,分析沥青路面结构在车辆荷载反复作用下路面结构损伤和路面结构水平正应变的空间分布及演化规律,以及路表弯沉随荷载作用的演变规律。结果表明:路面结构损伤主要分布在双轮中心线下靠近层底的区域,基层层底与底基层层底损伤度随荷载作用均增加,且增加幅度逐渐增大;靠近层底位置拉应变逐渐增大,且增加幅度逐渐增大,中性轴上移;路表弯沉在荷载作用下逐渐增大,增大幅度逐渐增大,其规律与相关实测结果相符。研究结果可为沥青路面结构设计、养护维修及长期性能预测提供理论支撑。
基层受干缩、温缩特性影响,在强度形成过程中不可避免产生裂缝。为分析基层存在裂缝时水泥路面在荷载作用下面板应力变化情况,通过试验模拟方法,分析了半刚性基层和贫混凝土基层模量、基层裂缝数量和位置、混凝土面板厚度及荷载大小等对水泥混凝土面板荷载应力的影响。分析结果表明:路表弯沉随基层裂缝数量的增多而增大,随着层模量和混凝土面板厚度的增加,混凝土面板板底拉应力逐渐减小,且相比于增大基层模量以减小面板应力,增加面板厚度的效果更加明显;基层裂缝的存在使得面板应力急剧增加,面板底部拉应力随基层裂缝数量增多逐渐增大;荷载的增加是造成荷载应力增加的重要因素,故必须严格控制超载现象。
为有效解决连续配筋混凝土路面(简称CRCP)不规则裂缝问题,运用解析法分析了相邻横向裂缝间CRCP收缩应力,得到混凝土最大收缩应力和裂缝处位移的计算公式;对车辆荷载作用下裂缝间距较小的板进行疲劳分析,得到与冲断相关的不同裂缝间距板的疲劳方程。在考虑CRCP不再二次开裂、满足裂缝宽度要求和不冲断的条件下,并考虑混凝土强度的变异性,对主动控制裂缝间距进行了研究,给出了计算主动控制裂缝间距的实例,计算结果表明给定条件下CRCP裂缝主动控制的合理裂缝间距为0.6～1.2m。
以潍坊市北海路深坑高填路堤工程为实体,进行不同夯击能作用下的强夯现场试验,对高填方路基的土体变形规律进行了研究,确定了利用风化花岗岩、建筑杂填土、煤矸石3种填筑材料分层强夯加固路堤的关键施工参数,建立了不同填料层夯沉量与夯击能量、夯击数的函数关系。采用灌水法密度试验、载荷试验、瑞利面波测试对强夯前后路基的承载力和压实程度进行了全面检测。结果显示,在填土深度5m范围内,强夯施工后填料层变形模量和面波速度普遍得到提高,但存在一定的不均匀性,锤底下填料层的加固效果好于地表夯点间,干密度和孔隙比数值变化也反映类似规律。在同样夯击能量作用下,单击夯沉量和累计夯沉量由大至小依次排列为:建筑杂填土>煤矸石>风化花岗岩。采用1000kN·m夯击能的点夯施工方案合理可行。在城市郊区利用不同的废弃填料进行深坑高路堤填筑,其施工试验形成的系列数据值得其他大型工程借鉴。
为深入探讨玄武岩短切纤维在增强沥青混合料路用性能方面的适用性,通过马歇尔试验、浸水马歇尔试验、高温车辙试验、低温弯曲试验等室内试验,评价了AC-13C型玄武岩短切纤维沥青混凝土的路用性能。通过比较玄武岩短切纤维不同掺量和不同纤维长度的沥青混凝土性能指标,提出了短切纤维的最佳掺量和最佳适用长度,并探讨了玄武岩短切纤维改善沥青混凝土路用性能的基本原理。研究发现:AC-13C型玄武岩短切纤维沥青混凝土的高温、低温及水稳定性均优于不加纤维的沥青混凝土;玄武岩短切纤维的最佳掺量为3‰,最佳适用长度为6mm,可作为提高沥青混凝土综合性能的添加材料用于道路工程中。
采用扩展增量动力分析方法,建立了汶川地区典型简支梁桥的分析型地震易损性模型。依据汶川地震桥梁震后调查资料,评估了桥梁结构参数的不确定性,通过抽样并建立一系列桥梁的有限元模型样本。将汶川地震实测地震波调幅至不同的地震动强度,对每一级地震动强度下对不同样本进行非线性动力时程分析,记录桥梁各构件对应的地震峰值响应并绘制成IDA曲线。基于EDP准则和IM准则2种不同方法,分别计算得到不同地震动强度下桥梁发生各损伤状态的离散概率数据点,采用最小二乘法回归得到不同损伤状态对应的桥梁构件和系统地震易损性曲线。生成的地震易损性曲线可以进一步用于交通网络系统的地震风险评估和震后加固优先级决策。
在对高强不锈钢绞线网-渗透性聚合物砂浆加固的矩形钢筋混凝土梁抗剪试验研究基础上,采用有限元程序对其进行数值分析,研究混凝土强度、原梁配箍率、钢绞线用量、加固方式、剪跨比等因素对加固性能的影响,分析表明:随混凝土强度和配箍率提高,加固梁极限荷载及挠度均增大,且部分构件出现明显的弯曲破坏特征;随钢绞线用量增加,加固层刚度增大,剥离破坏更早出现,钢绞线利用率降低,且构件的延性变差;与U形加固相比,环包加固方式延迟了剥离破坏的发生,对改善抗剪加固性能有很大作用;随剪跨比增大,主拉应力对破坏的贡献增大,抗剪承载力和刚度逐步降低,极限挠度减小。
针对桥梁工程中常用的配斜筋钢筋混凝土梁剪压破坏的情况,视梁截面的剪力由剪压区混凝土、箍筋和斜筋共同承担,以修正压力场(MCFT)理论为基础,考虑斜筋对裂缝处应力的影响,通过建立平均应力和斜裂缝处局部应力平衡方程,结合混凝土的变形协调条件和材料的本构关系,分别对受压区和受拉区混凝土抗剪承载力做出计算,提出了极限抗剪承载力的计算方法,并与2根实验室自制配斜筋RC梁的抗剪承载力试验结果进行了对比。研究结果表明理论值与试验值吻合较好,验证了该方法的有效性,可为相关承载力计算提供参考。
针对城市曲线匝道桥的结构特点,以某一实际工程为背景,采用m法分析了承台侧向土刚度的不同取值对低桩承台基础等效平动及转动刚度的影响。应用线性及非线性时程反应分析方法研究了承台侧向土刚度对结构弹性、弹塑性地震反应以及抗震性能的影响。结果表明:承台侧向土刚度对曲线匝道桥桩基础的切向平动及转动刚度影响较大;随着承台侧向土刚度的增加,桥墩的地震反应逐渐增大,但桩身的地震反应逐渐减小;承台侧向回填土的密实程度对城市曲线匝道桥下部结构塑性铰的产生机制影响较大。
针对超长桩的计算求解方法问题,基于最小势能原理提出了超长桩承载性状的程序计算方法。首先,对用于程序计算的侧阻及端阻计算模型进行了简要介绍;其次,推导了桩身的能量平衡方程,并由此得到桩身单元的位移、轴力计算式;再次,基于最小势能原理推导了桩身的势能增量计算式,并采用黄金分割法作为计算程序的收敛算法;最后,用工程实例对文中方法进行了验证,通过实测资料获取了实际的桩土荷载传递关系,采用折线模型和双曲线模型并存的程序计算模式,使用黄金分割法对最小势能状态进行搜索,结果表明计算值与实测数据较为符合,文中方法可为实际工程中的科研、设计工作提供参考。
为研究日照作用下钢管混凝土拱肋截面的温度场,对其进行了理论计算及现场实测分析。基于日照温度场理论并结合有限元方法,对一座实桥的钢管混凝土拱肋截面日照温度场进行了现场测试,并进行了有限元模拟分析,据此探讨钢管混凝土拱肋截面温度场分布规律。结果表明,钢管混凝土拱肋截面日照温度分布在时间和空间上都表现出非线性的特征,其沿直径方向的分布具有一定的规律性。通过对实测数据处理,得出钢管混凝土拱肋截面沿直径方向出现最大温差时的温差分布曲线,对钢管混凝土拱桥设计具有一定的参考价值。
为了对吊杆拱桥加固前和加固后结构进行可靠度评价,为加固决策和加固效果的评价提供依据,研究了适用于吊杆拱可靠度评价的具体方法。采用3级工作模式,结合现行规范,建立了钢筋混凝土吊杆拱桥工作状态的判断准则。基于时变可靠度理论,在实桥试验和随机样本分析的基础上,用蒙特卡罗法对博罗大桥主桥(钢筋混凝土等截面中承式吊杆拱)加固前和加固后的结构可靠度及工作状态进行了分析和预测。结果表明,博罗大桥在加固前可靠度指标小于目标可靠度,结构处于带损伤工作状态。在进行了拱肋、桥面板、基础等结构加固后,其可靠度满足规范要求,结构处于安全工作状态。算例分析表明该方法对于评价吊杆拱桥结构的加固是有效的。
超大断面软弱围岩小净距隧道跨度大、埋深浅、施工步骤多、中间岩柱受力复杂、围岩稳定性差。为了研究适合于浅埋软弱围岩超大断面小净距隧道施工的工法,采用有限差分软件FLAC-3D对其施工过程进行数值模拟,模拟研究8车道超小净距隧道Ⅴ级围岩条件下的双侧壁法、三台阶法和CRD法施工过程,揭示该隧道在施工过程中的围岩变形规律、中间岩柱和支护结构受力性状,优化施工方案。模拟研究结果表明,与三台阶法和CRD法相比,采用双侧壁法施工时隧道围岩塑性区和中间岩柱塑性区最小,锚杆轴力最小,围岩变形较小,该法适合于弱软围岩超大断面小净距隧道施工。双侧壁法施工时的围岩变形规律和支护结构受力性状的数值模拟结果与现场监测结果基本一致,从而进一步验证了数值模拟分析结果的可靠性。
针对深埋隧道中厚层炭质板岩蠕变特性，进行三轴压缩强度试验与三轴蠕变试验，建立能反映时间损伤的炭质板岩蠕变模型，进而为后续的深埋隧道时空效应分析提供蠕变模型与参数。结果表明，炭质板岩峰值强度较高，峰后出现应变软化，破坏时出现明显剪切破裂面。蠕变试验显示，随着加载应力水平提高，轴向与侧向均出现衰减蠕变、稳态蠕变及加速蠕变，侧向与轴向应变之间的关系由近似线性增加趋于破坏应力水平时的非线性增加。轴向蠕变存在起始应力阈值，约为同围压下瞬时抗压强度的60%，侧向蠕变起始应力阈值约为轴向的50%，侧向加速蠕变比轴向加速蠕变发生略早。在Burgers模型中引入反映力学参数随时间损伤劣化的损伤因子，建立了变参数Burgers蠕变损伤模型，损伤蠕变模型对试验数据的拟合效果优于定常Burgers模型。将变参数Burgers蠕变损伤模型串联一个由非线性黏壶与塑性元件并联而成的非线性粘塑性体，建立了非线性粘弹塑性蠕变损伤模型，该模型较好的描述了炭质板岩的加速蠕变，可用于后续的隧道大变形时空效应分析。
以照明设计软件DIAlux模拟隧道照明真实环境,利用其具有双向反射分布函数与光线跟踪算法的独特功能进行了侧壁直接反射光与间接反射光的计算,通过计算结果分析了隧道侧壁内装材料的反射系数与隧道灯具的不同组合对隧道路面照明质量的影响规律。研究结果表明,从安全角度考虑,隧道侧壁上采用具有较高的反射系数的内装材料能增加隧道内照度、亮度以及均匀度,从而提高隧道的照明质量使行车更加舒适;从节能角度考虑,在设计之初考虑利用较高反射系数的隧道侧壁内装材料的节能作用可适当减少隧道灯具的功率,对隧道的节能具有现实意义。
为避免信号交叉口驶入出口道的车辆受到路内停车带的影响而得不到正常疏散或形成拥堵,以设置有路内停车带的信号控制交叉口出口道为研究对象,从路内停车对交叉口出口道动态交通影响分析入手,考虑路内停车和信号控制的共同作用,运用交通流波动理论,分别构建了停车带长度有限的和全路段均有停车带的2种情况下路内停车最佳距离的计算方法。以南京市成贤街路内停车带为例,进行实例应用,并重点分析了交叉口出口道处路内停车最佳距离随着交叉口到达流量、进入停车带后路段流量、信号控制参数周期时长、绿灯时长以及路内停车带长度变化的规律。结果表明,最佳距离随着交叉口到达流量和停车带长度的变化存在显著的变化拐点,而交叉口周期时长和绿灯时间比例均对路内停车设置位置存在显著影响。
提出了基于背景减法和双目立体视觉算法的全新运动目标分割算法,用于解决运动物体存在部分遮挡情况下的目标分割问题。该方法通过背景减法从图像序列中提取运动物体,同时使用双目立体视觉算法计算出左右视图的视差信息。然后将两者的结果融合起来,用于分割被遮挡的运动物体。在综合了视频中的运动信息和视差信息之后,结合分割算法判断是否存在遮挡,并根据判断结果,来决定是否进行下一步的运动目标分割。该算法使用了改进高斯混合背景模型来学习背景,使用了块匹配算法用于双目视觉的图像配准。仿真试验表明,该方法能够获得良好的分割效果并具有精度高的优点,有能力处理这类遮挡情况并且可以扩展到多目标的情况。
针对采用VC++等编程语言实现交通信号智能控制算法的项目开发强度高及仿真开发周期长等问题,提出了一种基于Matlab与VC++混合编程的交通信号智能控制策略的仿真评价方法。该方法分析Matlab与VC++混合编程的6种实现方法,具体研究基于COM组件的Matlab混合编程技术及其实现流程;同时,以城市单交叉口交通信号2级模糊控制为例,依托交通仿真软件Paramics的二次开发插件,采用COM组件的混合编程技术构建了交通信号2级模糊控制的Paramics仿真平台;最后,以典型城市单交叉口进行试验,设计面向路口不同交通条件的多种仿真场景,在4种控制策略下对提出的方法进行效用评价。研究结果表明所提出的方法开发周期短,能模拟道路的实际交通状况,在路口处于中高饱和的交通状态下,2级模糊控制具有良好控制效果。
在实测数据的基础上,以VISSIM为仿真平台,建立长大上坡路段仿真模型,分别以交通量、大车混入率、坡度、坡长为参数对长上坡路段的通行能力和车辆运行安全进行仿真试验。仿真结果显示:通行能力随着交通量的增加先增加,至道路饱和状态后,开始减少;随大车混入率的增加,通行能力呈下降趋势;通行能力随着道路坡度的增加明显呈下降趋势;坡长对通行能力的影响与坡度密切相关。冲突率作为长上坡路段交通安全评价指标,随着交通量的增加呈先增加后降低的趋势;随着大车混入率增加,冲突率先增加后减少,混入率为40%时交通冲突率达到峰值;随着坡度和坡长的增加,交通冲突率呈上升趋势,并且增长率越来越大。
公路网结构中关键节点的评估与辨识对路网结构安全具有重要影响作用。公路网是实际物理网络,里程和通行能力等功能属性是分析公路网结构特性的重要依据,能够表征路网节点间相互作用强度。根据公路网现有技术条件和数据采集情况,以表征网络统计特征的节点度和节点介数为基本指标模型,构建了评估公路网中节点关键程度的指标体系;采用字典序法、逆向检测法以及综合评估法对节点指标进行分析,建立了关键节点辨识的方法、流程及路网性能评估的新方法;并对我国东部某地区路网进行了仿真试验,结果表明:基于公路网结构特性建立的关键节点评估指标与辨识方法,能够将路网中节点关键程度定量,并准确辨识。该方法具有可行性和合理性,可以为我国公路网的应急管理和路网规划等提供一定的技术手段和方法。
为研究高速公路互通立交分流区驾驶员的驾驶行为,对国内多条高速公路互通立交分流区进行了调研,利用视频检测和NC200检测器获得了大量的调研数据。通过速度提取和视频观测分析,总结了驾驶员驶入互通立交减速车道的3种驾驶过程,以及驾驶员在进入分流区前已经开始减速和车辆到达减速车道终点(三角端位置)时驾驶员的期望车速大于匝道限速的特点。相关研究结论与原有假定不同。对指导减速车道长度、缓和曲线段等的设计具有重要意义。
为提高发动机故障诊断的精确度和准确性,将信息融合技术应用于发动机非电控单元的故障诊断。针对经典D-S理论方法所存在的对高度冲突证据融合失效的问题,提出一种基于D-S证据理论的改进信息融合方法:首先将不同类型的故障诊断模型给出的诊断结果组成证据组,计算证据组各证据之间冲突的程度;利用证据冲突系数对证据组进行分类,计算各高冲突证据的重要度,应用证据间距离函数来判定各证据的可信度;根据重要度和可信度来修正证据的权重,并通过Dempster组合规则实现故障诊断信息融合。通过理论分析和发动机实车试验研究验证了新方法的有效性,与经典D-S组合方法和改进合成规则公式法比较,新组合方法可提高故障诊断的准确率和确定度。
提出了在系统部件和结构模型规范化描述的基础上,对含有分流和汇流结构的负反馈系统故障树自动建造的处理方法。采用此方法,可利用规范化和标准化的元部件模型库,通过拖拽的方式形成系统功能图(即得到系统结构模型),在此基础上,可按任意指定的顶事件状态,实时的自动生成故障树。该方法在混合动力电动汽车系统中的应用,为发现系统可靠性设计的缺陷、进行故障的实时监测诊断和进行控制率的实时切换提供了依据;提供了混合动力电动汽车系统多态故障树自动建造的实例结果,冗余支路少、符合逻辑、结果正确,证明了该方法的正确性;具有通用性,也可用于其他大型复杂系统故障树的自动建造。
