针对路面结构抗裂层沥青材料的特点和现有研究的不足,采用热塑性丁苯橡胶(SBS)、废胎胶粉(CRM)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)作为改性剂,研制了一种适用于路面结构抗裂层的复合改性沥青,通过延度、针入度、软化点、弹性恢复等试验,确定了各改性剂的合理掺量。通过动态剪切流变试验、粘度及力学性能温度扫描、疲劳试验、低温弯曲梁流变试验等,对研发的复合改性沥青路用性能进行了评价,并确定了CRM的最佳掺量。研究表明:当SBS掺量为5%、DBP的掺量为4%、CRM掺量为4%时,研发的复合改性沥青各项性能均达到抗裂层要求并具有优良的路用性能。
应用ABAQUS软件,建立了沥青路面结构动力响应三维有限元模型,分析了结构参数对路面动态响应的影响规律;结合正交试验,对路面结构参数进行了敏感性分析。分析结果表明:(1)随基层模量增大,基层层底拉应力也随之增大,对基层受力不利。(2)基层厚度、模量及与相邻层的粘结条件对路面受力均有显著影响,但显著性不同。基层模量、基层与底基层层间接触条件对基层层底拉应力影响显著,而基层厚度、基层模量、基层与面层层间接触条件对底基层层底拉应力影响显著。(3)增加基层厚度、适当降低基层强度、加强各结构层层间粘结有利于提高路面结构的整体性能。
鉴于现有冷补沥青混合料易松散的特性,通过进行不同纤维掺量下冷补沥青混合料的开裂能试验、冻融劈裂试验和飞散试验,分析纤维掺量对冷补沥青混合料路用性能的影响。试验结果表明:纤维的掺入有助于改善混合料水稳定性,但纤维掺量过多会导致混合料拌合困难,容易产生离析,影响混合料之间的粘结性能,反而降低混合料水稳定性;纤维的掺入对冷补沥青混合料的抗松散性是有利的,且纤维掺量适当增加有助于改善其结构整体性;混合料低温抗裂性随纤维掺量的增加有所降低,初步分析是由于养生不充分引起的。
根据疲劳破坏及断裂力学理论,通过室内三点弯曲疲劳试验回归得到加铺层及应力吸收层材料裂纹发生及扩展计算参数,建立有限元模型计算了临界荷位不同裂纹长度裂尖应力强度因子变化规律,进行含应力吸收层及不含应力吸收层的加铺层路面结构疲劳开裂寿命预估。结果表明:(1)在相同的应力水平下,加铺层材料的裂纹产生寿命显著低于应力吸收层材料,加铺层材料C值显著小于应力吸收层,m值显著高于应力吸收层材料;(2)采用三次多项式用来回归裂缝尖端应力强度因子与裂纹长度a的关系可获得较高精度;(3)采用应力吸收层将加铺层路面反射裂缝开裂总寿命提高了69%,应力吸收层可显著延缓反射裂缝的发生;(4)应力吸收层主要通过自身疲劳寿命及改善加铺层的受力状态从而提高加铺层的裂纹扩展寿命来实现反射裂缝延缓效果。
为进一步了解东北季节性冰冻条件下固化剂稳定细粒土的工程特性,采用新型TG-2型液体土壤固化剂配合水泥、石灰对粘性土进行了综合加固处理。在水泥、石灰和土工程性质试验的基础上,采用正交方法进行击实试验,分别测试了加固土的无侧限抗压强度。在满足强度要求的前提下,确定了4%水泥+4%石灰+0.015%固化剂的合理配合比,并对此配合比的加固土进行了无侧限抗压强度试验、干缩试验、温缩试验和冻融循环试验。试验结果表明TG-2型固化剂可有效地提高东北地区粘性土的强度和稳定性。
在软土地基上进行道路加宽面临稳定性不足、不均匀沉降大等问题。以某湖滨路加宽改造工程为背景,针对单侧加宽和高填土等特点,对工程的稳定性和变形进行了系统研究。首先通过现场取土进行室内试验确定了土层的岩土力学参数,然后结合设计资料对拟采取的加固措施进行了数值模拟。数值分析表明,在坡脚处采用水泥搅拌桩加固可以有效的提高路基的整体稳定性,并减小加固区的沉降变形。此外,为了加强新老路堤的结合,采取老路堤开挖和土工格栅等处理措施很有必要。从施工期的现场监测数据可以看出,填土部分和坡脚处的变形较大。在保证了填土质量和施工进度后,整个工程的变形属于控制范围内,竣工后的运行情况良好。
为研究地震力作用下黄土边坡的稳定性,根据地震角将地震力分解为水平地震力和竖向地震力。引入均方根加速度表征地震振幅大小,结合地震波加速度反应谱,分别计算出1/4持时、1/3持时及1/2持时的均方根加速度,并利用正弦函数曲线换算出水平和竖向地震力。建立黄土边坡失稳破坏模型,计算出不同持时及地震力偏角条件下的安全稳定系数。计算结果表明,考虑地震荷载特征的边坡安全稳定系数介于最小安全系数法和拟静力法计算结果之间,其中地震力偏角较持时对边坡稳定性的影响较大,以水平方向作为地震力作用方向,会对边坡稳定性产生过高的安全估计。
通过建立钢绞线网加固RC柱的有限元模型,分析了反复荷载作用下加固RC柱的力学性能,验证了有限元模型的正确性。再根据有限元计算得到不同情况下加固柱的滞回曲线、骨架曲线、应变曲线、刚度和延性的变化等,进一步研究了轴压比、箍筋配箍率、纵筋配筋率、混凝土强度、钢绞线数量以及偏心受压等因素对加固柱抗震性能的影响。结果表明:随着轴压比的增大,加固柱的极限承载力提高9%～17%,延性降低9%～15%;随着箍筋配箍率、纵筋配筋率、混凝土强度和钢绞线用量的增大,加固柱的极限承载力和延性提高2%～28%;随着竖向压力的偏心距的增大,加固柱的箍筋和钢绞线应变发展加快,极限承载力降低2%～13%,耗能能力降低35%,柱的刚度和延性同样减小。
蝶形拱桥由于拱肋外倾其非线性行为规律较之普通拱桥更加难以掌握,传统未充分考虑非线性影响的设计方法已不再适用。在自编程序的基础上,全面分析了各种非线性因素对蝶形拱桥外倾拱和3类索非线性行为的影响及规律。结果表明:相对主梁单元,拱肋单元的梁柱效应对拱顶横向位移的影响较大;恒载工况下,面外弯矩的影响系数呈波浪形变化;计算拱肋轴力时可忽略非线性因素的影响;考虑全部非线性因素后主吊索力的非线性影响系数由长索向短索递增,影响系数与索力值成反比;相对主梁单元,拱肋单元的梁柱效应对斜拉索和副吊索索力的影响较大。
为研究某公路、铁路两用斜拉桥公路桥面钢-混结合段的受力性能,对其进行了非线性有限元分析。同时依据相似性原则设计了钢-混结合段的大比例试验模型,测试了荷载作用下试验模型的控制断面和主要构件的应变和位移。理论分析与试验测试结果表明:钢-混结合段中钢结构、混凝土结构及栓钉的应力水平较低,具有较强的安全储备;钢与混凝土之间相对滑移量较小,钢结构荷载比较顺畅地传递到混凝土结构,钢-混结合段的工作性能良好,构造设计合理。本文的研究结果可供板桁组合结构钢-混结合段的设计参考。
带有任意悬臂的梯形单箱单室箱梁,在定义其位移翘曲函数时,需要在全截面上附加一均匀的轴向位移,以使纵向位移在全截面上构成轴力自平衡。为确定附加轴向位移对箱梁上、下翼板应力的影响程度,首先定义剪滞翘曲函数分别取为2次、3次和4次抛物线,并考虑翼板宽度及其至截面形心轴距离的影响,利用截面轴力自平衡条件,建立了附加轴向位移的表达式,进而分析了其主要特点。然后用最小势能原理推导出控制微分方程和箱梁上、下翼板应力的求解方程。最后将文中计算方法所得结果、实测值和SAP板壳单元的计算结果进行对比,发现3者吻合良好。因此,在计算翼板应力时,考虑附加轴向位移与否对箱梁上、下翼板应力的影响程度均较小,可以忽略不计。
能量法为分析沥青混合料疲劳特性的有效方法之一,应用于分析水泥混凝土桥面铺装复合结构的疲劳特性。首先,介绍了沥青混合料的能耗分析方法;其次,根据铺装复合结构设计原理,推导得到基于能耗原理的疲劳寿命方程;最后,通过复合梁3点弯曲疲劳试验,得到能量法参数及相关回归系数,可以预测不同轴载作用下铺装体系的疲劳寿命。结果表明:采用能耗法建立的铺装层疲劳方程可写为能耗(W0)-寿命(Nf)形式;研究成果对建立水泥混凝土桥面铺装层疲劳设计理论和方法,有效预估水泥混凝土桥面铺装层使用寿命,具有较强的理论意义与应用价值。
通过比较某在建的大跨径钢桁梁悬索桥上2种柔性中央扣斜拉索梁端锚固方式,研究了锚箱式和耳板式柔性中央扣锚固系统的构造和设置方法,并运用大型有限元分析软件ANSYS进行了空间有限元分析,分析了锚固系统的传力途径及各板件的应力分布情况,分析结果表明柔性中央扣斜拉索耳板式锚固系统应力集中点较少且应力极值较小,相比锚箱式系统更适合在索力不太大又受结构安装空间限制的钢桁梁悬索桥上使用。该结论可为今后在同类大跨径钢桁梁悬索桥上选择合适的柔性中央扣斜拉索梁端锚固系统提供有意义的参考。
为了对比单肢箱形薄壁高墩与双肢矩形薄壁高墩在不同荷载工况下的线弹性稳定性与非线性弹塑性稳定性,以吕梁环城高速公路机场2号大桥为工程背景,采用Ansys10.0软件建立有限元模型,研究了温度、风荷载、墩顶弯矩、汽车制动力、施工缺陷等因素对2类高墩初始几何缺陷的影响程度,分析了纵桥向、横桥向和双向初始几何缺陷对2类高墩稳定性的影响。研究结果表明:单肢箱形薄壁截面高墩的线弹性稳定性比双肢矩形薄壁截面高墩好;日照、风载、汽车制动力等因素对单、双肢薄壁高墩纵、横桥向位移影响并不相同;双向初始几何缺陷对结构的弹塑性稳定性影响最大,在相同的双向初始几何缺陷下,单肢箱形薄壁高墩稳定性系数的降幅比双肢矩形薄壁高墩大。
为研究桥梁在生命周期过程中维护对安全性的提升,及桥梁维护过程所带来的环境影响,基于不确定性的思想,将失效概率作为结构安全性的表征指标,分析了桥梁结构有无维护和进行预防性维护、实质性维护的时变可靠度变化;基于考虑终点破坏模型的生态指标法,做出了桥梁的生命周期环境影响评价(Life cycle assessment,LCA);采用帕累托优化方法进行了失效概率与生命周期环境影响值双目标下的桥梁维护策略优化。运用该方法分析了某钢筋混凝土桥梁在有预防性维护和没有预防性维护情景下,以及预防性维护首次实施时间与实施周期的不同所引起的生命周期累积失效概率和环境影响的变化,并对其维护策略进行了优化分析。结论表明合理安排多次预防性维护能够有效延迟实质性维护的发生时间并降低生命周期环境影响,可以根据对结构安全储备要求和环境影响要求选择桥梁最优维护策略。
科学合理地预测分析桥梁全寿命周期成本,是桥梁建设投资决策和桥梁方案比选的关键问题之一。悬索桥因其构件多,养护要求高,全寿命成本预测难度大。在桥梁全寿命周期成本分析方法的基础上,重点针对悬索桥的构件分类、管养需要、全寿命周期成本构成及计算方法进行研究,并以广东虎门二桥坭洲水道桥主桥为例,阐述悬索桥全寿命周期成本分析与预测的方法与过程,为同类桥梁全寿命周期成本分析计算提供参考。通过分析预测,悬索桥建设成本占整个寿命周期成本不足50%,因此仅按建设成本进行特大桥方案比选是不全面、不科学的,需要采用全寿命周期成本理念分析方案的优劣。
基于模糊控制在城市交通信号控制中的应用,以减少交叉口的车辆延误时间、排队长度和行程时间等为目标,提出一种实用的单交叉口多级模糊控制模型。介绍交叉口基本概况并且提出基本主相位和分相位的概念,在此基础上建立了多级的模糊控制模型。控制器第1级为主相相序优化层;第2级为分相相序优化层;第3级为绿灯时间优化层,实现信号周期时长、绿信比和相序3个信号配时参数同时优化。最后,利用Visual Studio 6.0和MATLAB软件开发了交叉口的微观仿真系统。仿真结果表明,与传统的定时控制和普通的模糊控制相比较,所提出的多级模糊控制模型具有相对较好的控制效果。
为了提高主干线的通行能力和服务水平,缓解交通拥堵状况,重点对各个交叉口信号合理配时并进行信号协调联动控制以减少停车次数和延误,提高交通安全性并节约油耗减少空气污染。提出交通干线绿波控制技术,利用Webster算法优化公共周期时长,绿信比由历史的交通信息确定,相位差根据现状车辆速度及路段间距离确定,从而找到合理的绿波带宽,优化主干线的信号控制。以浙江省杭州市天目山路为例,现场调查各交叉口的现状信号控制状况及路段流量,对周期时长、绿信比和相位差进行调整,最后对算法进行了Synchro 6.0模拟验证,结果表明实施该算法后车辆延误减少,明显节约了出行时间,有效地提高了通行能力和道路的使用效率。
以一级公路非信号控制路口为研究对象,旨在改善非信号路口车辆行驶的效率性和安全性。对不同的道路条件、交通流组成及交通控制等因素对远引掉头选位的影响进行分析,根据非信号控制路口交通流的特点确定远引掉头形式。采用TSIS微观仿真方法,以主路速度方差、交织区平均速度以及路网车辆平均延误作为评价指标,从行车安全性及行车效率两方面综合分析远引掉头方式的使用对路网交通流的影响。研究结果表明:当主路流量较少或过多时均不适合采用远引掉头的组织方式;当交通量适合的情况下,一级公路安全性的提高和延误的降低并非是同步的,只有当流量超过一定值(4车道为1 250 pcu/h,6车道为1 800 pcu/h)时,增加远引掉头与交叉口的距离才会达到同时提高安全与效率的改善效果。
本文首先简要地介绍了合作智能交通系统的概念及在国际先进ITS国家和地区的发展概况。在此基础上,围绕欧洲运输政策白皮书制订的交通发展目标,重点对支持欧洲合作ITS系统发展的政策规划、合作ITS项目及部署实施准备等情况进行了梳理和分析;其次,主要对欧洲合作系统发展涉及的通信频段分配的发展经历阶段及对泛欧洲ITS一体化发展的影响进行了探讨,此外对欧洲使用的合作系统的通信标准和应用标准情况、包括涉及的ISO相关合作标准进行了介绍和分析;最后简要介绍了我国合作ITS系统的发展情况,同时借鉴欧洲合作系统标准经验,提出我国发展合作系统标准的建议。
针对我国多车道快速道路,低速货车后跟驶车辆跟车行为不同的现象,从驾驶员类型和邻道车影响2方面入手,在分析跟车各阶段低速货车对不同类型驾驶员产生的影响和邻道低速货车对车辆跟驰影响的基础上,建立了一种低速货车影响下基于车头间距的跟车模型。仿真分析表明,随着低速货车比例增大,驾驶员冒险程度对通行能力的影响幅度和邻道车通行能力的影响幅度均呈现先增大后减小的明显趋势。
暗适应作为驾驶适宜性的一个重要检测项目,影响驾驶员行车安全,需要制定其检测评价指标。介绍了暗适应的检测仪器与方法,然后合理地从5 167名营运车辆驾驶员检测数据中选择出4 596个有效样本,从样本总体特征得到样本分布情况通过对样本的处理与分析,得出暗适应与年龄及事故次数间存在显著性,以及事故组驾驶员暗适应检测均值与年龄、驾龄间关系最后验证了样本数据和设备的有效性,通过单因素方差分析与K-均值聚类法,按照年龄以40岁为界进行分组,计算确定出不同年龄区间的暗适应评价指标值。
从经济发展与交通运输的关系出发,站在农村公路发展满足新农村建设需求的角度,以新农村建设水平衡量农村公路发展的适应性,且衡量标准因新农村建设水平而异。根据不平衡发展理论确立交通运输发展要"适度超前"的原则,建立指标评价新农村建设和农村公路发展水平,以东部和西部发展水平作为分类标准,提出类比的农村公路发展适应性评判方法。通过评判河北省136个县农村公路的适应性,对各县市做了分类。以各项指标逐类分析农村公路发展问题,表现为"通"、"通和畅"和"运输服务水平"3个方面,为各县市明确下一步农村公路发展重点提供了决策支持。最后给出了本方法存在的缺陷及需要进一步研究的问题。
在统计指数理论指导下,从运输价格基本框架研究,价格指数公式选择,代表省份、城市、线路与企业选择,价格采集等多个方面着手,全面探讨了普通货物道路运输价格指数的编制方法并以义乌普通货物运输市场为例,进行了实证分析。实践证明该运价指数能够较好地描述义乌普通货物道路运输市场价格的波动情况客观反映道路货运市场结构和供求变化,也能客观反映宏观经济环境变化和政策调整对货运市场的影响可为各级政府管理部门全面准确地掌握市场发展态势,提供有效的手段。
