针对日益严重的路面水泥混凝土盐冻剥蚀破坏问题,为更合理地优化路面混凝土原材料与配合比设计参数,采用单面盐冻的测试方法,系统研究了水灰比、含气量、矿物掺和料以及融雪剂种类等因素对路面混凝土盐冻剥蚀破坏的影响。试验结果表明:随着水灰比的逐渐降低、含气量的增大,混凝土的抗盐冻性能逐渐提高。相对于粉煤灰与矿粉等矿物掺和料,硅灰可以显著改善混凝土的抗盐冻性能。为提高路面混凝土的抗盐冻性能,宜选择水灰比控制在0.4以下,含气量控制在3.8%以上,浆集比在265:745~280:720范围内的配合比设计参数,当选择掺加矿物掺和料时,宜选择硅灰作为矿物掺和料,如选择粉煤灰与矿粉作为矿物掺和料时,应延长养护时间,避免早期的盐冻破坏。且在选择使用融雪剂时,宜选择有机类融雪剂。
针对路面混凝土材料的抗折强度、抗折弹性模量、抗压强度以及劈裂强度进行长龄期(1.5 a)试验研究,获得各自的统计参数,分析其变化情况,拟合路面混凝土材料的性能指标与龄期的函数方程。并比较室内标准养护与室外自然条件养护2种养护条件下混凝土材料路用性能的差别,探讨混凝土强度随龄期的发展规律,分析混凝土抗折强度与劈裂强度的关系、抗压强度与抗折强度的关系,全面总结出路面混凝土材料长龄期性能指标发展规律。最后,通过对压折比数据的分析,建议通过控制抗折强度和水灰比等措施,来降低混凝土板的脆性。
以附加应力等于地基自重应力的10%为标准,采用有限元方法分析了飞机荷载类型、面层厚度、柔性面层材料和土基回弹模量对地基工作区深度的影响。结果表明:飞机荷载类型对工作区深度的影响较为显著,飞机荷载分类为LC的轻型机型荷载在土基中产生的附加应力较小,影响深度较浅;荷载分类为LD的中型飞机工作区深度约为3 m左右;飞机荷载分类为LE的重型机型工作区深度可达8.2 m。面层厚度和材料弯拉模量对影响深度影响很小。重型飞机作用下,土基回弹模量在20~80 MPa内变动时,路基顶部一定深度范围内的附加应力值随着回弹模量的增加而减少,附加应力值由32.89 MPa减至24.19 MPa,减小幅度为26.46%,而该参数对工作区深度的影响甚微。
利用改进的车辙试验仪和其温度梯度控制系统,在试件内部形成试验所需要的温度场,同时试验轮根据路面荷载的实际情况调整轮载和轮速模拟荷载大小与速度的变化。试验基于4 cm改性沥青SMA-13+6 cm改性沥青AC-20+14 cm70~#沥青ATB-30的面层结构,借助改进的车辙试验仪进行了不同温度场下沥青混合料的常载常速和重载低速全厚式车辙试验。试验结果表明,重载低速对沥青路面车辙病害的影响很显著,可以较充分解释长大纵坡的严重车辙现象。同时也表明重载与低速共同作用对沥青路面车辙的影响比高温等因素的影响大。
目前半钢性基层压实普遍采用的18 t压路机产生的压实作用力约400 kN,规范相应的石料压碎值标准为≤30%。为防止采用大吨位压路机进行半刚性基层大厚度压实过程中表面石料被大量压碎。通过室内试验,将压碎值试验压力从规范规定的400 kN提高到660 kN或800 kN,模拟32 t振动压路机压实作用力;通过研究压碎值随试验压力的变化规律,认为二者具有良好的相关性,并由此提出了适应32 t超重压路机厚层路面压实的石料压碎值标准。同时,路面结构力学计算表明,32 t压路机碾压28 cm半刚性基层所产生的压应力均大于普通18 t压路机作用力440 kN时碾压18~20 cm半刚性基层所产生的压应力。因此,采用32 t振动压路机的厚层路面压实技术是可行的。
介绍了基于光纤光栅传感技术的新型测斜管的工作原理、埋设方法及位移计算方法,并结合该测斜管特点提出了一种新的光纤光栅传感器温度补偿方法。采用有限元模拟和理论分析2种方法计算了光纤布拉格光栅传感器的应变传递率,并根据计算结果对比分析了粘贴长度与厚度对应变传递率的影响。在广陕高速某边坡埋设了该新型光纤光栅测斜管并进行了监测,将其监测结果与埋设在同一位置的传统测斜管的监测结果进行了对比分析,证实了该测斜方法精度高、抗干扰性好、数字化、自动化程度高。
为采用Overlay Tester对钢桥面铺装材料性能进行评价,介绍了其试验方法和理论,利用Abaqus有限元程序建立了局部钢桥面铺装、复合梁和Overlay Tester的三维有限元模型。研究结果表明,3个实体模型具有相似由反弯作用或拉伸作用造成的拉伸效应应力分布特征。同时,复合梁的钢板部件的应力远大于复合梁的铺装层应力,复合梁的钢板承担了主要试验外力荷载,降低了对铺装层材料评价的针对性。为此,分别对0.63、0.063 mm和0.01 mm 3种不同位移加载模式的Overlay Tester进行数值分析。结果表明,传统的0.63 mm位移拉应力过大,超过铺装材料固有强度,采用0.01 mm的最大拉应力基本与钢桥面铺装的最大拉应力值在一个数量级,考虑到试验周期等因素,最终选定0.063 mm的位移模式作为今后评价钢桥面铺装材料裂缝扩展特性的加载条件。
在桥梁工程领域大量使用预应力梁预制技术,其构件中现有预应力大小的识别对预应力结构和构件的性能检测鉴定起到至关重要的作用。初步探讨了基于自振频率测试与神经网络技术识别简支梁的预应力方法。通过简支梁模型试验,测得不同张拉力条件下的自振频率,面向BP神经网络识别技术,对测试数据进行处理。分别探讨了以部分试验数据构造神经网络训练样本,然后应用构造的BP网络来识别试验结果的方法。研究结果表明,就所试验研究的情况而言,80%的识别结果其精度在可接受范围,对于预应力预制构件的检测具有实用意义。
对于车辆荷载作用下波形钢腹板箱梁桥面板的横向内力计算,首先将轮载转换为沿桥跨分布的半波正弦荷载,然后将此连续荷载代入到适用于波形钢腹板箱梁的框架分析法模型中,即可求解相应位置处的横向内力值。为了验证此种荷载转换方式的准确性,将计算模型的理论计算值与试验实测值、有限元结果进行了对比分析,分析结果表明:这种通过荷载形式转换后计算得到的理论计算值与实测值、有限元值相比,差值均在10%以内,满足精度要求。进一步对计算模型在多种加载工况下的计算结果进行数值分析验证,包括不同加载位置,不同数量的集中轮载作用等,证实了此种荷载转换形式的可行性。同时,采用公路桥规中有效分布宽度的方法,计算出相应的桥面板横向应力,规范值与上述3种结果相比大30%~40%。
钢-混凝土结合部是混合梁的刚度突变点,容易形成结构体系的弱点,是结构设计成败的关键。焊钉和开孔板连接件是钢-混凝土结合部中常用的2种抗剪连接件,如何确定抗剪连接件剪力大小及分布情况是钢-混凝土结合部设计的关键技术问题之一,但目前尚缺少理论分析结果及实用的简化计算方法。利用弹性变形理论,推导了无格室-承压板钢-混凝土结合部的抗剪连接件剪力大小及分布的理论计算公式,并与有限元计算结果进行了验证,理论计算与分析结果一致,表明该公式具有较好的准确性和实用性。
为研究收缩、徐变对组合梁斜拉桥整体受力行为的影响,首先基于ABAQUS平台二次开发混凝土收缩、徐变分析模块,选取典型试验结果对分析模块进行了验证;其次以某组合梁斜拉桥为分析对象,考虑斜拉桥施工方法及顺序、混凝土加载龄期的影响,采用逐步递推分析方法对组合梁斜拉桥收缩、徐变效应进行分析。研究结果表明:混凝土收缩、徐变效应引起组合梁斜拉桥位形发生变化,主梁发生明显下挠,其中主跨跨中挠度值最大,桥塔向主跨一侧偏移,主梁产生轴向压缩变形;主梁混凝土收缩、徐变效应被钢梁约束后引起截面应力重分布,混凝土板产生附加拉应力,钢梁产生附加压应力;混凝土收缩、徐变对混凝土板应力的影响程度低于钢梁。
为了分析节点构造在钢桁腹组合结构桥梁中的传力机理及力学特点,对设计研发的新型节点构造制作了3个试件进行反复荷载作用下的模型试验,并根据钢桁腹组合结构桥梁的特点,采用空间有限元法对新型节点构造进行数值模拟分析。对试件的破坏形态、荷载-水平位移曲线、钢腹杆应力、开孔钢板应力、横向连接螺栓应力等进行了数值模拟分析与荷载试验结果的对比。结果表明:二者数据吻合较好,新型节点构造具有较高的承载能力,其破坏形态为延性破坏。该节点构造能够确保力流的有效传递及箱梁截面的整体协同受力。
既有研究表明,大跨度桥梁的最不利荷载工况不总是出现在法向风下,而是出现在小偏角斜风下。通过平均风分解法和斜风下节段模型试验,可以考虑风偏角对桥梁静风稳定性的影响。但前者无法计入斜风下主梁断面气动外形改变带来的影响,后者试验装置复杂且必须依托风洞实验室开展风洞试验。基于CFD模拟,可以取得不同风偏角下的苏通大桥主梁断面三分力系数,经坐标系变换换算为法向风下的五分力系数,并在此基础上对不同风偏角下的苏通大桥静风失稳临界风速进行了计算。计算结果显示:0°初始风攻角下主梁气动外形较好,随风偏角增大静风失稳临界风速不断增大;3°初始风攻角下主梁气动外形较差,最低静风失稳临界风速出现在5。风偏角下。这与既有的研究结论相符合,同时也验证了本文方法的正确性。
探讨了采用Lambe应力路径、主应力空间及塑性评估指数分析围岩应力调整和屈服的方法,并以锦屏二级水电站引水隧洞西端绿泥石片岩段施工为依托,采用有限差分软件FLAC3D模拟和分析了高地应力条件下工程软岩隧洞采用长台阶法开挖过程中围岩的应力调整特征。分析发现采用主应力空间法表示应力路径和计算塑性评估指数时同时考虑了3个主应力的影响,计算结果较采用Lambe应力路径法更为直观和准确;同时模拟结果显示,隧洞开挖过程中围岩应力调整主要集中在离掌子面1.5B的范围,且拱顶较边墙及仰拱先进入塑性状态。
按渗漏水量和水源补给情况对公路隧道渗漏水进行了分类,并从设计理念、施工质量控制和养护水平3个层面研究了公路隧道渗漏水病害的成因;公路隧道渗漏水的治理措施主要包括封堵和引排,针对目前传统排水管易堵塞的缺点,首先介绍了新型排水材料毛细透排水管的基本构造及安装方式,然后通过排水试验研究表明,毛细透排水管的排水能力随着渗水压力的增大而增大,排水能力能够满足公路隧道渗漏水处排水需要,且抗淤堵试验的结果显示了通过毛细透排水管排出的渗水较为清澈,无泥沙淤堵,排水量稳定,具有良好的抗淤堵能力。最后,工程实例的跟踪监测结果验证了毛细透排水管治理公路隧道渗漏水的适用性和有效性。
覆盖问题是涉及物流、交通等设施选址领域中的重要分支,近年来在管理决策领域引起了广泛关注。但传统覆盖理论在实际问题的解决中存在着较为明显的缺陷,主要体现在对覆盖半径的考虑脱离实际和决策目标的定义上不能很好地应用于实践。基于服务质量的视角,借助对覆盖函数和决策目标的描述对现有选址模型进行了改进,使得模型在实践中更具实用性和可操作性。同时结合定性和定量的因素,在对服务质量的因素考虑中使用基于模糊集合的多目标优化对逐渐覆盖问题进行了完善。提出了基于服务质量的多目标逐渐覆盖选址模型,并通过算例和数据验证了模型和算法的有效性。实验数据表明,多目标均衡下的求解结果可为决策者在不同约束条件下提供更多选择。
城市轨道交通线网在规划时,总是谋求客运供给能力与换乘需求之间的平衡(一致性),而线网布局的供需一致性可以通过站点布局的供需一致性表示。基于分形理论,针对轨道交通线网站点的分布形态(客运供给能力)和站点的换乘需求(需求),提出了站点分布-半径维数、站点换乘需求-半径维数。为量化站点的换乘供需在空间分布上的一致性(供需平衡),提出了分形一致性指数。最后以北京市轨道交通线网为例,验证了模型和算法的有效性,并对算法中涉及的出行需求(OD矩阵)进行了敏感性分析,讨论了出行行为对于分形维数和一致性指数产生的影响。结果显示分形维数、一致性指数能够较好地描述轨道交通线网的供需平衡特征。
头部位置变化的视线估计问题是视线追踪技术中的难点。基于单摄像机无光源视线追踪系统,提出了一种在平移头动的视点估计补偿方法,包括头部深度平移和头部平面平移的补偿方法。首先分析了平移头对视线落点产生偏差的原因,提出利用深度系数和平面移动比例系数对视线落点进行补偿,然后根据投影变换约束计算虹膜中心的空间三维坐标,接下来根据虹膜中心的移动距离对屏幕上的视线落点进一步补偿,得到最终的视线落点。试验证明了本文方法对平移头动下的视线落点补偿具有显著效果。
为了研究限流措施对单通道工程事故诱发的排队消除时间的作用,以交通波动理论为研究方法,首先分析在无任何措施作用下事件解除前和解除后车流集结排队和消散过程的变化,然后分析流量限制措施产生的干涉波对排队消散车流波动过程的影响。以港珠澳大桥为依托,假设事件发生情境,理论计算在不同交通流量条件下采取不同限流措施时的排队消散时效,利用VISSIM仿真进行验证,结果表明该理论模型的计算结果具有一定的参考价值,为港珠澳大桥流量限制措施管理提供了理论支持。
基于机器视觉的地铁站客流自动检测技术目前在检测精度和稳定性上距实际应用要求仍存在一定差距。针对这一问题,提出了一种适应于地铁站的客流自动检测新方法。该方法针对目前地铁站监控设备的普遍布设位置,研究了基于近景、非垂直视野的客流自动检测算法。该方法首先通过采集行人头部的Haar特征,利用由AdaBoost算法训练形成的强分类器进行人头检测,然后使用双线性插值算法,针对图像中的不同位置,以宁缺毋滥的原则,去除尺寸过大或过小的误检框。最后根据人头检测目标,设计行人的追踪统计算法。该算法由目标聚类、断帧合并和行人驶离3部分组成。试验结果显示,采用该方法进行地铁站内的客流自动检测可进行有效的方向区分,统计精度稳定在90%左右,基本满足实际的应用需求。
以改扩建高速公路为中心,建立项目影响区域的路网,将阻抗分为改扩建高速公路阻抗和项目影响区道路阻抗,改扩建高速公路阻抗由BPR函数确定,项目影响区道路阻抗由预分配流量和BPR函数共同确定。由影响区域路网原始OD矩阵推算出改扩建期间的OD矩阵,根据道路阻抗,采用Transcad宏观规划软件和UE分配方法,将改扩建期间路网0D矩阵量分配到项目影响区道路上。以西宝高速改扩建为例,进行转移交通量分析,得出了西宝高速改扩建期间的转移交通量和转移率。研究结果证明,该方法考虑了改扩建高速公路与项目影响区路段及项目影响区路段间的相互影响,为转移交通量预测提供了新的思路。
针对集装箱运输中,企业自身的运输车队能力有限制,为了应对日益增长的竞争压力,在考虑运营成本以及不确定性需求的基础上,提出研究具有连续工班数量折扣的集卡车队业务外包决策问题。从竞争和社会效应的角度分析,以成本最小化为目标,提出一个扩展的VRPTW车辆调度模型,并建立以车辆空驶里程和碳排放为指标的评价体系。通过设定数量折扣规则、调整任务时间窗,获得不同连续工班组合的外包方案,并探讨不同的参数设定对决策方案的影响;最后通过算例仿真对模型的有效性进行了验证。试验结果表明:采用不同连续工班数量折扣下的外包决策方案对于车队外包作业,以及在提高车辆利用率和社会效益方面具有显著优势,并探讨在此基础上新的研究机会。
为确定道路运输车辆实载率的提升对车辆油耗的影响情况,从道路运输车辆实载率和单耗的定义出发,通过数学理论计算,燃油消耗率特性分析等方法,确定了车辆实载率和单耗的变化存在倒数关系。进一步以除实载率外其他油耗影响因素均相同的六工况循环实际道路试验所得数据为基础,利用回归分析和曲线拟合,得出了不同车型车辆实载率和单耗之间的关系模型,并利用残差分析对模型进行验证。最终证明实载率的提高会造成车辆单耗下降,随着基础实载率的提高,提高相同比例,单耗的降低呈下降趋势。
电子稳定程序(ESP)是改善汽车行驶性能的一种控制系统,可大大降低交通事故并提高道路安全。它整合了ABS防抱死制动系统和ASR牵引力控制系统,有防止汽车转向时滑移、不稳定和侧向驶出车道的综合控制能力。本文针对某A型车,基于多体系统动力学理论,利用ADAMS/Car建立了包括转向系统、前后悬架系统、制动系统和车身等子系统的虚拟样机仿真模型。为了对加装ESP系统的车辆操纵稳定性进行仿真研究,本文将车辆横摆角速度作为控制变量,建立了ESP模糊控制模型,针对干路面和冰雪路面工况,对车辆有无ESP控制时的操纵稳定性进行了仿真分析。结果表明,ESP能够提高车辆的操纵稳定性,帮助驾驶员适应各种路面和行驶工况,取得了良好的主动控制效果,大大提高了行车安全。
通过阐述大气物理学中关于能见度的完整定义和公式,以此为标准对各种说法进行比较,使公路隧道烟雾浓度概念和能见度概念得以明确。隧道能见度计算式说明隧道能见度不仅和隧道内污染物浓度场有关,还和隧道照明有关。但由于隧道能见度计算式较为复杂,因此可通过烟雾的光线透过率这一指标间接衡量隧道能见度。以一种特定交通流作为例子,使用Matlab软件编程计算出该情况下的一维非稳态烟雾浓度场、二维稳态烟雾浓度场和沿隧道纵向的烟雾透过率,结果表明隧道内污染物浓度场呈三维分布特征。并用Fluent软件模拟对上述烟雾浓度场结果予以验证。
