为实现超薄排水沥青路面的设计与应用,采用渗透性试验、摆式摩擦系数试验、动态摩擦系数试验、声波吸收系数试验、肯塔堡飞散试验、车辙试验、低温弯曲试验和冻融劈裂试验,对最大公称粒径4.75 mm和13.2 mm的2种开级配型式与2种不同沥青混合料类型组合而成的4种大空隙排水沥青混合料的综合性能进行试验评价。试验结果显示,最大公称粒径4.75 mm级配形式的开级配沥青混合料的透水性能、摩擦性能及抗松散能力比最大公称粒径13 mm级配的沥青混合料略优,具有很好的排水降噪功能。环氧沥青混合料的使用,有利于提高小粒径大空隙排水沥青混合料的整体路用性能。
对石灰、粉煤灰和集料配比同为4∶12∶84的5种粗集料配制的骨架密实结构石灰粉煤灰稳定碎石进行了抗压、抗折强度、抗压回弹模量和收缩系数试验。试验结果表明:粗集料级配不同时,混合料试件的抗压强度、抗折强度、抗压回弹模量以及温缩、干缩系数存在差异,单一粒径粗集料组成的石灰粉煤灰稳定碎石抗压强度和抗压回弹模量相对较小,平均温缩、干缩系数较大。而粗集料采用多级嵌挤级配或连续级配的石灰粉煤灰稳定碎石抗压强度和抗压回弹模量相对较大,平均温缩、干缩系数稍小,具有更佳的力学和抗裂性能。
公路地基由于不同的上部结构形式和基底刚度,公路地基的承载特性与建筑刚性基础有所差异,直接采用建筑规范的地基承载力评价方法确定公路地基承载力特征值不甚合理,不能准确地体现公路地基实际具有的承载能力。通过公路路基、桥梁和涵洞与建筑物在上部结构类型和基础形式上的对比分析,确定了公路路基、桥梁和涵洞各自的地基承载力评价方法,提出了公路工程地基承载力的3级分类体系,构建了公路工程地基承载力评价地理信息系统。该系统利用GIS的空间数据管理和空间数据分析平台,结合我国不同土质大量的实测载荷试验数据和工程性质资料,实现了对我国公路工程地基土(路基和桥涵)承载力的有效评价。
为研究碾压温度对沥青混合料压实特性的影响,采用数值方法建立了松铺和密实2种状态下沥青混合料碾压温度场的分析模型。研究了不同环境因素、摊铺层厚度以及初始温度下沥青混合料碾压温度随时间的变化规律。计算了沥青混合料的最短有效压实时间和最长有效压实时间,建立了有效压实时间的多元回归模型,并通过实体工程进行了验证。结果表明:温度随着时间的增加而不断降低,降温速率随着风速的降低,大气温度、太阳辐射热量或摊铺层厚度的增加而降低,而松铺沥青混合料的降温速度快于密实沥青混合料,其有效压实时间更短。经验证,有效压实时间计算模型合理可靠,可为今后工程实践提供参考依据。
通过音乐公路介绍,进行了音乐公路模拟设备开发与试验研究,包括模拟试验设备的设计思路、技术路线、实现与模拟测试和数据采集。利用SpectraLAB软件对采集音频进行分析,综合运用噪声过滤、乐理、计算机信息处理以及数理统计分析等知识,建立了音频与凹槽尺寸、音符与音频相关变量之间的关系模型,从而得到了相关数据和参数指标,并进行了音乐公路设计及计算机仿真效果模拟。通过对音乐公路原理的核心技术进行研究和探索,将为在国内推广修筑音乐公路提供科学依据和技术支撑。
为了研究山区高墩桥梁在地震动作用下的特殊抗震性能,基于随机振动理论,研究了场地效应、相干效应及行波效应对高墩桥梁在强地震多点激励下的随机响应规律,及墩高变化对高墩桥梁地震响应规律的影响。研究表明:场地效应对高墩桥梁地震响应影响明显,软场地墩的位移值约为硬场地的12倍,行波效应的影响次之,相干效应的影响最小。场地效应对桥梁的影响大小取决于场地卓越频率是否接近于桥梁自振频率;行波效应是不可忽略的一个重要因素,中场地时桥墩最小的位移值约为最大值的30%,软场地时最小值约为最大值的60%;与场地效应和行波效应相比,部分相干效应对桥墩顺桥向位移影响较小。对于山区高墩桥梁随机地震响应分析,考虑地震动空间效应的多点激励分析是必要的。应对有可能的桥型(不同墩高和墩高差)进行分析,以确定地震力最小的桥型并注意桥梁截面抗力的提升和附加减震措施。
为了研究空心板普通混凝土铰缝的抗剪性能,设计了测试铰缝抗剪性能的试验。对混凝土铰缝试件施加单调试验荷载,观察在剪力作用下试件受力全过程及破坏形态。试验表明,在试验加载作用下,设置抗剪钢筋的试件会在混凝土块和铰缝的结合面处开裂,而后抗剪钢筋屈服,试件破坏;抗剪钢筋不能提高混凝土铰缝开裂时的抗剪强度,但是试件开裂后能继续承受剪力,并提高铰缝的抗剪承载力。综合室内铰缝试件抗剪试验结果和相关文献研究成果的分析,建议了结合面光滑情况下的混凝土空心板铰缝抗剪强度和承载力的计算公式。
波形钢板的设计对波形钢腹板混凝土组合梁的抗剪设计具有重要意义。在总结了波形钢板剪切屈曲强度计算方法的基础上,给出了剪切荷载作用下波形钢板的设计原则和验算方法;导出了波形钢板剪切屈曲设计中板厚与板高的临界关系,并针对波形钢腹板混凝土组合梁设计中普遍应用的1600型波形钢板,提出了波形钢板抗剪设计的方法;结合南京长江第四大桥北接线滁河大桥中波形钢腹板的设计实例,对该设计方法进行了验证。结果表明该方法可以为1600型波形钢腹板几何控制参数的设计提供参考。提出的设计方法可以推广应用于其他型号波形钢板的设计。
为了研究处于"单板受力"状态桥梁的承载能力,采用已使用10 a的旧桥预应力混凝土空心板的试验数据,对既有空心板桥的承载力状况进行了评定。分别基于荷载横向分布和单板受力模式进行抗力-荷载效应分析,以确定既有桥梁的承载力。结果表明,"单板受力"削弱了上部结构的整体作用,降低了桥梁的整体承载力,使得上部主要承重构件处于非常不利的受力状态,降低了结构的耐久性和安全性。用现有承载力评定方法对处于"单板受力"状态的桥梁进行承载力评定,为既有不利状态的空心板桥的承载力评估提供很大的参考价值。
通过4根预应力混凝土梁的极限承载力试验,分别对其开裂荷载、破坏荷载、控制截面应力、裂缝与变形进行了测试,对比了缓粘结与普通预应力混凝土梁的受力性能差异。从试验结果来看,缓粘结预应力混凝土梁具有较好的受力性能,缓粘结与普通预应力混凝土梁的挠度、应变实测数据变化规律基本一致。跨中截面体内应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的体内应变变化规律吻合较好。跨中截面钢筋应变与混凝土应变测试结果表明,缓粘结与普通预应力混凝土梁的应变变化规律基本一致,缓粘结预应力混凝土梁的实测值相对较大。缓粘结预应力混凝土梁的实际开裂荷载、破坏荷载大于普通预应力混凝土梁,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的开裂荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大6%、10%,矩形、T形缓粘结预应力混凝土梁的破坏荷载实测值较普通预应力混凝土梁偏大4%、3%。缓粘结预应力混凝土梁裂缝宽度实测值较普通混凝土梁相对较小,表明缓粘结预应力筋与混凝土之间具有足够的粘结力。
对5片配置不同强度等级非预应力筋的无粘结部分预应力混凝土试验梁进行了加载试验,研究了该结构正常使用阶段和承载能力极限状态下,非预应力筋的强度等级以及高强非预应力筋配筋率对预应力筋应力增量的影响,并根据各国规范对试验梁极限应力增量的计算值与实测值进行了对比分析。研究结果表明:非预应力筋的强度等级差别及配筋率在弹性工作阶段对预应力筋的应力增量影响很小,但在混凝土开裂后至破坏阶段影响显著。各国规范极限应力增量计算值和实测值相比,我国现行规范计算结果更为安全合理。
针对正交异性钢桥面疲劳开裂,传统沥青混凝土铺装层破损以及纤维混凝土铺装层采用整体现浇施工时需要大面积现场养护等技术难题,提出了一种新型装配式组合桥面体系,即:装配式活性粉末混凝土(RPC)层本体为现浇RPC层,其中嵌合有周围布设企口接头的预制RPC桥面板,并通过剪力钉与正交异性钢桥面板联合成整体,形成组合桥面。为验证该企口接缝的强度,进行了装配式纤维混凝土组合桥面结构模型试验及理论分析。研究结果表明:采用新型钢-RPC组合桥面结构后,钢桥面结构中的拉应力降幅可达49%;当企口接缝处出现肉眼可见的细微裂缝时,与接缝位置对应的同断面现浇RPC强度为12.5 MPa,表明此种接头形式将接缝承受的拉应力部分转化为剪应力,从而有效降低了装配式纤维混凝土组合桥面开裂的风险。
对钢桥面板整体模型进行了有限元分析。结果表明,顶板横向应力在横桥向的分布表现出类似弹性支承多跨连续梁的受力特点,且顶板横向应力基本全部为弯曲应力,膜应力很小,在顶板-纵肋连接处纵肋应力远小于顶板横向应力。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。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,还对该类型接头的疲劳分级及现行欧洲规范Eurocode和美国规范AASHTO LRFD的相关条款进行了分析。为考虑车辆荷载通过引起的非成比例多轴疲劳效应,轮荷载滚动加载足尺模型试验和分析方法需要进一步深入研究。
为研究浇注式沥青混合料级配性能,采用室内试验的方法,以沥青胶浆理论为基础,通过变动关键筛孔通过率并结合贝雷设计法3参数,研究GA10沥青混合料级配对性能的影响;通过改变沥青种类以及沥青用量,研究了不同沥青粘度和沥青用量对GA10性能的影响;通过变换集料种类,研究了集料棱角性对沥青混合料的性能影响。结果表明:在保证粉胶比相同的情况下,0.075、2.36 mm和4.75 mm筛孔通过率对GA10路用性能影响显著;使GA10级配的贝雷设计法3参数接近于推荐值范围,能够提高其高温稳定性,但低温性能同时有所下降,而且CA似乎不受推荐范围的限制,表现出越低高温性能越好的趋势;沥青胶浆的比例是影响流动性的主要原因,当0.075 mm筛孔通过率达到25%以上时,沥青粘度和含量也有显著影响;使用棱角性较强的集料能够提高GA10的高温稳定性和低温抗裂性,但流动性略有降低。
合理确定吊索张力及主缆线形是自锚式悬索桥设计中的关键问题。基于加劲梁的受力特性,推导了用于吊索张力优化的刚性支承连续梁法;从悬索的基本平衡微分方程出发,提出了主缆线形计算的梁比拟法;两者结合使用,通过常用的杆系结构线性分析程序即可进行吊索力优化及主缆线形计算,从而确定自锚式悬索桥的合理成桥状态。算例分析表明,实用方法的力学意义明确、操作简单且计算精度高,可在设计实践中推广。
采用支架现浇施工的系杆拱桥,主梁落架后结构的边界约束易于模拟计算,该阶段下利于吊杆索力的调整计算。以主梁落架后实测索力为吊杆初始索力,该阶段下设计理论索力值为吊杆调整索力,采用影响矩阵计算方法,考虑张拉过程中主梁及主拱圈应力、位移的约束条件,同时兼顾实际张拉施工张拉次数及张拉顺序的要求,完成了南昌云飞路大桥吊杆张拉索力的调整计算。张拉完成后实测结果表明:采用该方法对吊杆索力调整张拉后,原索力偏差较大、全桥索力分布不均等情况大为改善,验证了该方法在实际工程中的有效性。同时,该方法可推广至其他索吊结构的索力调整计算中。
选取公路悬索桥钢箱梁正交异性板桥面典型结构,针对重车道和超车道的吊索区和跨中区等4个桥面区域,确定荷载的纵向和横向施加范围,计算23 668种荷载工况作用,分别对顶板横向应力与纵向应力和顶板纵肋纵向应力的影响面进行系统分析,总结出荷载在不同平面位置作用对局部应力的影响规律。提取并处理4个桥面区域内所有荷载工况的3.7亿局部应力数据,进一步对桥面顶板横向、顶板纵向和顶板纵肋纵向的最大拉应力与最大压应力共6种局部应力的包络面进行深入分析研究,总结出桥面局部应力的分布规律和桥面局部应力极值的发生部位。
为了研究圆形钢套管加固钢筋混凝土柱的基本力学性能,对1根未加固的普通钢筋混凝土短柱和4根圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱,进行了在不同加固钢套管厚度以及初始轴压比下的轴心受压试验,初始轴压力通过对未加固构件施加后张预应力来进行模拟。在试验研究的基础上,根据叠加法与极限平衡法建立了圆形钢套管加固钢筋混凝土短柱的轴压承载力公式。研究结果表明:加固构件的承载力与延性均比未加固构件大大提高;同时随着钢套管厚度的增加,加固构件的承载力不断增大,而构件的延性却变化不大,初始轴压力对加固构件的承载力影响微小。利用2种方法计算的加固短柱承载力与试验结果吻合均较好,但是叠加法更为简单,计算结果更准确。
以上海市某先入后出型匝道组合为例,利用校验后的仿真软件TSIS研究了匝道间距与交织区平均速度的变化关系。结果表明,随着匝道间距的增加,交织区平均速度呈先增加后趋于稳定的趋势,且匝道间距对主线最外侧车道的影响程度远远高于对内侧车道的影响。借助统计软件SPSS分析了主线设计速度分别为60、80、100 km/h时匝道间距、流量、汇入比、分流比与交织区平均速度的关系并建立了相应的定量模型。结果表明,主线设计速度不同时,影响交织区平均速度的因素也有所变化。根据定量模型分别计算了不同设计速度和交织区平均速度条件下的匝道间距,并根据实际情况对计算值进行了修正,最终给出了合理的推荐值,并与《城市快速路设计规程》(CJJ129—2009)中的推荐值进行了对比。结果表明,定量统计模型计算值较为合理,且更加详细,便于工程应用。
根据公交换乘枢纽换乘量的生成特点和影响交通换乘量的主要组成因素,研究发现交通换乘量具有"小样本、贫信息"的灰色特征,为此提出了一种基于灰色软计算的换乘需求量预测方法。该方法利用灰色系统原理建立灰色神经网络系统预测模型,通过采用遗传算法改进神经网络的性能,提高系统预测的精度。以兰州市市区公共交通枢纽规划为例,结合实际的道路交通调查数据,运用该方法对提出的交通枢纽方案进行了实证分析与评价。结果表明:改进的灰色神经网络能有效地改善预测精度;运用GA-GNN模型求解道路交通中的非线性问题对提高决策水平具有较大的现实意义。
针对现有浮动车技术应用研究中缺乏道路网络复杂度的定量分析,引入置信点的概念,提出了一种基于大规模浮动车数据的城市路网复杂度分析方法。利用该方法统计了路网中各路段的置信点分布情况和置信点的平均匹配距离,建立了城市路网复杂度模型。结合浮动车数据的预处理,提出了城市路网复杂度的分析流程。以广州市为例,分析了广州市全局路网和4类典型城市道路代表路段的复杂度。对于地图匹配算法实证研究中的指定路径,具体分析了其各组成路段的复杂度及其主要影响因素。
为提高甩挂运输效率,并有效控制车辆购置成本,研究最佳挂车配置数量的计算方法。在阐述研究的背景和意义的基础上以两点一线零担干线甩挂运输为例,剖析运输组织过程,解析运输过程中的时间划分,研究单条甩挂运输线路牵引车数量计算方法,提出最佳挂车数量的约束条件,为模拟现实并简化模型,提出2点假设条件,在此基础上得出挂车配置数量计算方法。结合其他类型甩挂运输特点,对计算方法进行局部修改,解决了客户端甩挂、集装箱甩挂、整车甩挂、三点循环甩挂等各种甩挂运输模式下的最佳挂车数量配置计算方法。
针对当前出租客运行业存在的群体性事件多发、打车难、经营行为不规范等问题,重点研究如何构建完善的政府规制体系。为阐述出租客运行业结构和市场特征,更加真实地揭示行业运行规律,对出租客运的服务对象进行了分类,并结合对政府规制的理论研究和规制效果的经验式观察,论证了不同的规制策略在出租客运行业的效果、效率和成本。在对出租客运行业管理中,数量、价格、服务和行为是政府规制的4个关键环节。对此4方面的规制原则、类型、手段和范围进行深入的探讨与评析,有助于构建完善合理的出租汽车规制体系。研究结果表明,信息和规则等因素决定了巡游式出租客运市场不具备完全竞争条件,在诸方面进行适度的规制是出租客运行业的合理选择。
利用GPS收集了大量北京市快速路上车辆跟驰状态下的驾驶行为数据。以GPS采集的行为数据为前车驾驶数据,采用不同车辆跟驰模型来模拟并输出后车的跟驰行为。对连续的瞬时速度按照60 s集成并且划分平均速度区间,在同速度区间内对比分析了不同跟驰模型输出的机动车比功率(VSP)分布与真实分布的差异。其后,利用车载油耗仪收集实测的逐秒油耗数据,采用基于VSP分布的油耗测算方法,测算并对比了不同跟驰模型的平均油耗率和油耗因子与真实油耗的差异。研究发现前后车全速度差是车辆跟驰模型中的关键参数,其能明显提升仿真跟驰行为VSP分布的准确性,进而更准确地测算车辆跟驰状态下的燃油消耗。
提出一种实时的车辆长下坡路段车速与制动器温度预警算法。建立长下坡路段的整车纵向力平衡方程和能量方程,分析制动器耗散能量占总能量的比例,研究车速对制动器耗散能量大小的影响,结合制动器吸收能量占制动器耗散能量的比例经验公式,建立制动器温升计算模型;基于试验数据,采用最小二乘法确定模型中的待定系数,比较模型计算的温升与试验数据,最大的均方根误差为12.1℃,对应车速为38 km/h,最小均方根误差为3.7℃,对应车速为50 km/h。安全车速根据安全制动距离和路面纵坡计算得出。预警算法依据车速和制动器温度变化,构造模糊推理系统计算车辆危险指数,综合评价车辆下长坡的危险程度。
在借鉴前人工作的基础上,提出应用费用效益分析方法(CBAM)对城市道路生态损失补偿的货币化进行计算。从城市道路带来的汽车尾气、道路占地、路面垃圾、产生的路面油污、交通噪声等直接生态损失方面入手,建立了城市道路生态损失补偿计算公式,用以计算以上5个方面生态损失的补偿价值。以北京市为例,估算出2009年北京市城市道路的生态损失补偿价值,并对城市道路生态损失补偿货币化的应用和减少城市道路生态损失的相关途径进行了探讨,以期为城市规划和城市管理制定相关政策提供可参考的依据。
针对黄土地区路堑陡边坡的坡体形式,以锚杆护坡和植被根系保水固土机理为基础,结合植被多样性原理,统计分析黄土地区道路生态防护的植物种类及其植被群落组合,研究设计了适用于黄土地区陡边坡的新型土工柔性格框生态防护措施。以定西至平凉高速公路为试验依托项目,模拟分析黄土地区降雨对无防护边坡、普通植物纤维防护边坡和新型土工柔性格框植被防护边坡的冲刷,结果表明:在降雨量分别为2.4 m3/h和3.2 m3/h的60 min冲刷条件下,随着试验历时的增加,新型生态防护技术的边坡水流含沙率与累计边坡冲蚀量较其他2种边坡形式小30%以上;降雨冲刷试验结束后,前2种边坡的坡面均有不同程度的破坏,而新型生态防护技术防护的坡面比较稳定。
