利用设计的试验装置对不同水灰比道路混凝土的自收缩进行了测定,并用压汞法和光学显微镜结合ImagePro-plus软件分析了混凝土的孔级配和孔结构特征。试验建立了水灰比在0.38～0.44之间道路混凝土自收缩模型。机理研究表明,小于100nm的毛细孔对自收缩起到至关重要的作用,变化用水量主要改变影响自收缩的小孔数量,而改变水泥用量对改变小孔数量、总气孔率、平均孔径和气孔间距系数有综合效应。
青藏高原寒冷地区年平均气温低、昼夜温差大、冻融循环频繁,对沥青路面力学性能影响明显。通过沥青混合料冻融循环单轴压缩试验,分析了冻融循环次数以及油石比对混合料抗压性能的影响。结果表明:随着冻融循环次数的增多,沥青混合料的抗压强度、抗压回弹模量均呈减小趋势,最初的几次冻融循环混合料性能衰减较快,经历8～10次冻融循环后性能衰减趋于平缓;油石比对沥青混合料的抗压性能影响较大,油石比较小的混合料抗压性能较优,但油石比较大的混合料在冻融循环作用下抗压性能衰减趋势较小;冻融循环作用对青藏高原寒冷地区混合料的抗压性能有明显影响;AC-13混合料的油石比取5.5%或适当增加,可以提高其冻融循环作用下的抗压性能。研究结果可为高原寒冷地区沥青路面建设提供参考。
新研发的压力分散型悬锚式挡墙通过安装多个锚定板及对锚索施加预应力,减少了挡墙的被动变形量,提高了锚定板极限锚固力,应用效果良好,但挡墙土压力分布规律也因此发生了显著改变,对结构受力将产生显著影响。为了揭示压力分散型悬锚式挡墙土压力分布规律,结合在建工程进行了现场试验,现场埋设土压力盒、锚索测力计等监测仪器,研究分析了填土过程中压力分散性挡土墙基底压力、侧向土压力、锚定板处压力及锚索拉力的变化规律。监测结果表明:随着填土增高及锚索预应力的施加,该类型挡土墙基底压力出现外侧压力与内侧压力峰值的交替变化,即挡墙表现为先向外倾后向内倾的变形趋势;挡土墙侧向土压力在施加锚索预应力前,表现为主动土压力分布模式,而施加预应力后,则表现为应力突变现象,侧向土压力明显增大,呈抛物线分布趋势;张拉顺序会影响锚索拉力值,使得锚索越靠近张拉端拉力值越大,锚定板受力越大。
为降低N2红粘土对山西省西部公路施工和运营阶段边坡稳定性的影响,结合山西省霍州至永和关高速公路西段(以下简称霍永西高速公路)工程实践,通过对现场土体取样试验研究,详细分析了N2红粘土的物理力学特性及边坡实际变形特征,总结了晋西部N2红粘土边坡处理的关键因素,并采用不平衡推力法对霍永西高速公路实际边坡滑塌破坏处治方案进行研究比较。研究表明:含水率是影响N2红粘土边坡稳定的主要因素,维持土体天然含水率有助边坡稳定;N2红粘土边坡坡度宜缓不宜陡;施工阶段须查明土体内外部裂隙和地下水渗流情况,有针对性地进行灌缝和排水导流处理;边坡施工需要设置临时支护、封闭、排水设施,避免渗水影响边坡稳定。以上结论对晋西部N2红粘土边坡处理提供了一定的经验参考。
为优化刚性路面的传力杆设置,建立了Winkler地基上考虑层间接触状况的双层结构模型,计算了传力杆几何尺寸、空间位置、与混凝土结合状况及布设方式对接缝传荷能力、传力杆内力和板底应力的影响。结果表明:增加传力杆直径、长度不能有效提高提高传荷能力;弯沉传荷系数随传力杆竖直偏角的增大线性减小,随传力杆支撑模量的增大呈指数增大,随松动量的增大呈二次曲线下降;传力杆数量相同时,布设在轮迹带上与沿横缝均匀布设的传荷能力近似相同,达到一定数量后传荷能力不再因布设位置、层数明显变化。此外,一般的,弯沉传荷系数越大,传力杆内力越大,同时面层底部的最大应力越小。
为了有效提高高速公路质量综合管理水平和控制效率,实现有效监管和闭合控制,针对项目质量控制的关键环节如原材料质量保证、混合料的拌和生产、施工配合比、料车路线及位置、路面现场摊铺、碾压等,研发了一套高速公路质量管理综合监控平台。平台整合了视频图像无线传输技术、车牌识别技术、全球定位系统、GPRS无线传输和自动实时监测技术。它具备收集、分析和比较原材料的生产、运输、摊铺、测试数据和重点项目现场状况数据的功能,并根据事先设定允许范围给予适时警告。建设单位、监理单位、施工单位根据各自不同的权限登录系统,查看所有关键部位监控点动态数据,及时有效推动了业主单位对项目的管理职能。所研究的质量综合监控管理模式,实现了先进的信息技术与传统的高速公路施工管理的有机结合,是高速公路智能化、信息化的创新。
为研究钢-薄层RPC组合桥面结构栓钉受力性能,建立了有限元模型,对钢-RPC组合结构中短栓钉的应力场及荷载-滑移曲线进行理论分析。开展了推出试验,实测了栓钉的荷载-滑移曲线,并得到了栓钉的极限承载力。研究结果表明,由于RPC自身抗压强度能达到80MPa,其远大于普通混凝土的极限抗压强度(C50屈服强度为32.4MPa),故钢-RPC组合桥面结构中层间剪力将导致栓钉被剪坏,而RPC层并无损坏,其单个栓钉抗剪承载力较采用普通混凝土浇注的推出试件(混凝土被局部压碎导致破坏)中栓钉承载力提高了42%。具体研究了钢-RPC组合桥面结构中短栓钉的抗剪性能,指出短栓钉承载力同直径2次方成线性比例,而栓钉长度对承载力几乎无影响。最后提出了短栓钉承载力计算公式,为设计提供依据。
针对旧桥板梁存在挠度较大、裂缝较多等问题,对旧桥进行提载加固。为研究植筋及体外预应力加固法对损伤板梁的加固效果,分别对没有铺装层的裸梁、铺装层破损旧梁、铺装层植筋加固旧梁、铺装层植筋及体外预应力复合加固梁进行了抗弯性能对比试验,并对加固梁的挠度计算进行分析。试验结果表明:公路I级荷载作用下,只有经过体外预应力植筋复合加固梁的最大裂缝宽度满足规范耐久性要求,其梁体截面应变表现出良好的弹性性质;铺装层能够显著提高梁体抗弯刚度,植筋加固后铺装层与梁的连接良好,与整体浇注的梁体相似,截面边缘混凝土的最大应变显著减小,抗裂性能显著提高。对加固梁挠度的计算表明:体外预应力梁的挠度计算应该考虑二次效应的影响;铺装层植筋加固梁的挠度计算中应考虑全截面受力。
以广义徐变系数为基础,推导了普通混凝土在长期荷载作用下的徐变应力-应变计算公式,结果表明可以将应变作为混凝土徐变计算的基本变量,并在合理假设下推导证明可以将核心混凝土的自由徐变应变作为钢管混凝土徐变计算的基本变量。提出了等效温度荷载法计算钢管混凝土徐变,基于有限元软件ANSYS,采用等效温度荷载法将修正后的3种典型的混凝土徐变系数模型用于长期轴压荷载作用下钢管混凝土构件的徐变性能分析。计算值与试验实测值对比表明:等效温度荷载法可以用于计算长期荷载作用下普通钢管混凝土和钢管膨胀混凝土的徐变;MC90模型和EC2模型计算值与长期荷载作用下钢管混凝土构件徐变试验实测值吻合良好;GL2000模型高估了钢管混凝土构件徐变应变。
根据钢筋混凝土横向挡块在地震作用下不同的破坏机制并结合Megally等人的试验结果提出了3种不同的力学模式模拟挡块的性能,即完全弹性模式、简化滞回模式、理想弹塑性模式。其中简化滞回模式可用以模拟当前工程中常见挡块的破坏形态,而理想弹塑性模式可用于模拟具有良好延性能力的挡块。根据这3种力学模型,采用非线性时程分析法讨论挡块对采用板式橡胶支座的规则连续梁桥横向地震反应的影响。研究发现:挡块限位和传力作用的大小与其自身的抗震性能密切相关且受地震动大小的影响;不同性能模式的挡块对结构横向地震响应的影响规律基本一致;在相同的屈服强度下,具有良好延性的挡块在约束主梁位移、限制支座变形和分担主梁惯性力等方面的效果更优,且对墩柱的曲率延性需求和剪力需求影响也较小,是抗震设计的最好选择。
基于监测应变,对胶州湾大桥的独塔自锚式悬索桥在不同施工阶段的塔侧支撑反力进行了识别。首先建立支撑结构的有限元模型,并根据主要监测点应变之间的协同关系,采用优化方法对有限元模型进行修正。然后,基于应变监测结果,针对钢箱梁吊装、吊杆张拉和临时支架拆除等各主要施工阶段,采用最小二乘法对塔侧支撑反力进行了识别,给出了历时1a的动态反力值。所获得的识别结果表明,塔侧支撑结构的应变监测子系统较好地发挥了其应有的功能。基于应变监测的识别方法,能够较好地反映不同施工阶段的实际工况,可以对相关结构做出有效的识别和评价。在反力识别的基础上,结合吊杆、钢箱梁等其他部位的监测数据,可进一步实现对钢箱梁、吊杆的受力和工作状态的分析和评价。
由于结构的非线性以及脉动风荷载的非高斯分布,强风作用下大跨悬索桥的抖振响应并不服从高斯随机过程假设。在桥梁抖振响应精细化时域分析的基础上,充分考虑风荷载及结构自身非线性因素的影响,得到结构的响应时程,并采用Hermite矩模型,通过其前4阶中心矩,将分布未知的响应过程转化为标准高斯随机过程,进一步结合泊松过程法给出了结构在强风作用下的抖振动力可靠性数值分析方法。最后以东海某大跨径悬索桥为工程背景,详细探讨了其加劲梁构件基于强度的抖振动力可靠度,结果表明加劲梁中支点截面为风振的最不利位置,其动力可靠度随风速的增大而降低,同时在高风速作用下,结构的非线性效应明显,仍采用传统的高斯过程假设会带来偏不安全的结果。
采用三维数值模拟的方法,对新建桥梁的钻孔灌注桩的施工工程进行计算,预测了其在各步序施工条件下对周围土体应力和变形的影响,并对各施工步序对邻近桩基应力变形的影响进行了分析。结果表明:(1)新建桥台的施工,对既有桥桩的位移和既有桥桩结构的应力有一定影响;(2)各个施工步序对地层应力位移影响较大,基坑下部土体挤入较为严重,特别是靠近既有桥桩的基坑下部挤入值较大;(3)其中第1施工步序和第3施工步序对既有桥桩的应力影响相对于其他步骤较大;(4)在考虑桩基施工对周围土体扰动的情况下,桩基施工对既有桥桩的沉降影响不大。施工建议为:(1)第1施工步序和第3施工步序是核心风险源,需要特别注意施工安全风险;(2)对既有桥桩结构周围土体进行注浆加固;(3)在允许的情况下,提高挡土墙结构和横撑的强度;(4)建立监测预警系统,进行信息化管理。
在越江隧道运营期间,隧道外侧土体会受到热源以热传导的形式产生持续扰动,从而改变土体的结构和工程性质。依据南京越江公路隧道浅层温度场以及管片外侧温度进行的长期监测试验结果,分析了其温度变化规律,建立了隧道浅埋段传热的三维数值模型。并以现场实测数据作为边界条件,利用有限差分方法对隧道周围土体的温度场进行了数值模拟,将模拟结果与实测结果进行对比,验证了模型的精度和可靠性,最后对隧道周围土体温度场时空演化规律进行了研究。分析成果可为相关领域设计人员提供参考。
根据隧道围岩节理发育特征,采用相似比为1∶50的试验模型研究节理特征对隧道开挖围岩稳定性的影响。试验研究了不同倾角、不同间距、多组节理情况下隧道开挖后围岩的塌落范围及松动范围。试验研究表明:随着节理倾角的增加,围岩稳定性先变好,而后变差,当节理倾角为45°～60°之间时,围岩稳定性最好;当节理间距由0.5m变为0.75m时,隧道围岩稳定性变好,围岩塌落面积最大减少44.7%,塌落高度最大减少24.8%,松动区最大位移最大减少32.9%;多组节理情况下,较单组节理情况围岩稳定性明显变差,围岩塌落范围及松动范围明显增大,且节理间距小的一侧塌落范围较大。
对四路环形交叉口单口放行方法进行了深入研究。以充分利用环形交叉口时空资源为目的,从相邻进口和环道梯形存车区域2方面,提出了2种优化的四路环形交叉口单口放行信号控制模型。并分别对2种优化信号控制模型的信号相位进行了协调设计,给出了相位协调时差计算的详细步骤,对原有周期模型进行了改进。在比较分析2种优化信号控制模型延误的基础上,对2种优化信号控制模型的适用条件作了初步探讨。最后以襄阳市襄城区檀溪路/长虹路四路环形交叉口为实例,验证了提出的优化信号控制模型的有效性。
连续型交通网络设计问题是研究如何用定量的方法在已有交通网络上扩容某些路段的问题。基于循环经济的核心思想,提出了同时考虑路网系统阻抗最小化、资源节约、环境保护及用户出行行为的双层规划模型,以解决网络设计可能出现的Braess诡异现象和尾气排放悖论问题。为保证模型的求解精度,采用改进的遗传算法对模型进行了求解,并应用Matlab语言开发了相应的算法程序。通过算例分析对模型与算法的有效性进行了验证。针对模型实际应用时的参数值选取问题,对模型做了灵敏度分析。分析结果表明,模型参数的选取方法可为实际路网规划提供借鉴。
为了更简洁明了地评价城市路网服务水平,避免在传统评价方法中所需的繁杂过程,因此尝试对路网服务水平确定方法进行改进。引入基于路网服务水平的容量基本模型,进一步考虑时间和空间对资源的影响,以此为基础对容量模型进行改进。用改进后的模型,结合城市的交通需求比例情况,计算得到在各等级服务水平下各等级道路对应的车速范围。结合城市道路的实际车速运行状况,确定道路网的现状服务水平。最后结合某一城市的道路网实例,使用传统容量判断方法与车速范围模型分别对同一路网的服务水平进行评价,并将2种方法评价的效果进行对比。通过实例表明,车速范围模型能对道路网服务水平作出准确的评价,而且计算过程较传统方法更简洁明了。
车辆跟踪中普遍存在的车辆遮挡问题直接影响着跟踪的精度,是车辆跟踪研究中的关键问题。在介绍车辆跟踪算法基本原理的基础上,提出了一种基于反向ST-MRF模型的车辆遮挡分割算法。该算法通过反向沿时间轴运用ST-MRF累积图像,优化运动矢量和融合不完整的分割部分,对车辆遮挡进行了比较完美的分割。最后通对比原始ST-MRF算法和反向ST-MRF算法,2者得到目标跟踪的成功率分别为87%和98%。基于反向ST-MRF模型的车辆遮挡分割算法能在交通量比较大,且车辆出现相互遮挡的情况下较准确地获得车辆跟踪数据,为以后的交通事件检测提供重要的数据基础。
通过分析经验贝叶斯评估方法的原理,提出前后观测效果评估的流程和步骤,并以实例评估效果,验证了经验贝叶斯法在效果评估中的有效性。根据线路的事故率、路段长度、交通量等基础数据,采用经验贝叶斯法,参照同类型对象的事故信息,估算评估地点未安装设施时的后期期望事故率,与后期观测事故率相比,得到显著性,从而评估设施的安全效果。根据安全效果与其标准误差的比值,确定设施效果的可信度。以嵊义线为例的设施效果评估结果表明,所选安全设施方案可以减少51.5%的事故率,且这个结果具有95%可信度的统计显著性。实例应用验证了经验贝叶斯方法在设施安全效果评估中的有效性。
提出了一种基于概率模型的二义性路径标识站设置方法,用于解决高速公路网二义性路径标识站设置数量和设置位置,进而解决高速公路通行费的征收和拆分问题。首先把高速公路网的路段、枢纽互通等基本元素抽象成边和节点来构建路网拓扑模型;接下来确定路网中任一对节点所构成的竞争性路径,并计算竞争性路径的先验概率,进而建立基于标识站设置的路网概率模型;然后确定标识站设置模型的目标函数和限定条件;最后采用一种多阶段、多候选的优化算法以加快求解过程,提高了算法的实时性。试验结果证明了算法的合理性及可行性,能够解决高速公路二义性路径识别问题,并可用于路径规划、交通诱导等领域。
针对确定性OD流需求的零担物流网络设计方案往往导致网络资源非均衡利用问题,分析了零担物流节点之间OD流不确定性特点与不确定OD流需求的物流网络设计难点,结合库存理论,建立了不确定OD流需求的物流网络混合整数规划模型。通过实例说明,综合考虑优化运输营运建设成本与网络资源利用率进行不确定OD流需求的物流网络设计,相比只考虑最小化运输营运建设成本的网络具有明显的网络资源均衡利用优势。对于不可预测OD流需求情况下如何调整物流网络结构以实现网络资源均衡利用具有参考价值。
以有限期内1个生产商、1个分销商和多个零售商组成的冷链系统的一体化库存决策为研究内容,建立了变质率、生产率为常数,需求率为时变函数的3级冷链库存模型。为了体现冷链库存的增值性,在建立库存系统模型时,以整个系统利润最大化为目标函数。给出了求解步骤和算例,进行了灵敏度分析。在算例中,假设需求服从指数分布,通过利润对比,得出了最优库存策略。同时证实,一体化决策下的系统利润将大于独立决策下产生的系统利润。灵敏度分析表明,降低变质率、采购成本、库存保管成本以及变质成本都会敏感地带来系统利润的增加。
针对短生命周期产品回收率与需求率相关的情况,提出了连续盘点策略的逆向物流随机性库存模型。构造1个两级三阶逆向物流系统结构,假定产品的回收率与需求率服从正态分布且两者之间存在一定的相依性,并提出不同整数短生命周期下满足各阶稳定平衡的确定性转化策略。以周转库存成本、安全库存成本和期望缺货成本构成系统总成本函数,在满足连续盘点策略需求的基础上结合迭代求解的基本理念上设计模型的求解方法。定义周期数与总周转库存成本关系所构成的判别函数,设计了问题求解的Silver-Meal启发式优化算法,并进行算例测试仿真,结果表明该方法的随机规划更具普适性,且近似方法也适用于库存策略参数最优值的推导,模型在得到最小成本解上有很好的性能。
为探讨交通运输与社会经济发展间的适应性,为决策机构优化运输结构和改善供需结构适应性提供依据,运用信息熵理论,以区域货运供需结构适应性为研究对象,指出目前在理论研究中存在的不足和现实中存在的不适应性问题;通过分析影响货运需求结构和供给结构的主要因素,分别建立了货运需求结构和供给结构信息熵模型;建立了货运供需结构适应性的信息熵评价模型,并提出其适应性评价标准和方法。研究结论表明:不仅货运供给总量应满足货运总需求,而且其供给结构也应适应需求结构要求;货运供给结构的熵值大小应与货运需求结构的熵值大小一致,且两者熵函数的变化速率或变化趋势也应一致;货运供需结构熵函数值的相对离差系数应趋于0,适应度G(t)应趋于1。
在护栏评估指标中加入对乘员损伤的规定从根本上反映了对道路使用者的保护,但其评估指标的制订至今仍然存在诸多假设,尚需要做大量的试验来改进评估方法,才能较为准确地对乘员伤害指标做出准确评估。针对实际物理结构所造成的车辆重心信号无法测取的问题,采用2组3向加速度传感器进行相应位置的数据采集,经过公式推导,提出了一种实用、精确的车辆重心加速度数据采集、修正和计算方法。在此基础上,按照美国MASH2010与我国JTG/TF83的技术要求,选取10余组车辆实车碰撞护栏的试验案例进行了对比研究。结果表明,我国现行标准规范的乘员风险评价指标限值偏高。该研究成果对我国护栏相关试验研究及开发具有指导意义。
