为了分析沥青结合料对沥青碎石路面性能的影响,采用车辙试验、冻融劈裂试验和弯曲试验的方法,研究沥青膜厚度、沥青类型和粉胶比对沥青碎石路面性能的影响。发现沥青膜厚度、沥青类型和粉胶比对沥青碎石路面性能影响显著;随着沥青膜厚度的减小,沥青碎石马歇尔稳定度先增大后减小,高温稳定性提高,水稳定性与低温抗裂性降低;SBS改性沥青较基质沥青的路面性能较好; 随着粉胶比的增大,马歇尔稳定度和低温抗裂性先增大后减小,高温稳定性和水稳定性提高。结果表明:沥青膜厚度为9~11 μm时,沥青碎石的综合路面性能较好;SBS改性沥青可有效提高沥青碎石的路面性能;粉胶比为0.8~1.2时,沥青碎石的综合路面性能较好;高温地区宜采用SBS改性沥青和低标号沥青,且沥青膜厚度宜为9 μm,粉胶比宜为1.0~1.2;寒冷地区宜采用SBS改性沥青和高标号沥青,且沥青膜厚度宜为11 μm,粉胶比宜为0.8~1.0。
通过225 KV工业CT设备,研究沥青混合料试件尺寸、集料岩性、成型方式对扫描成像质量的影响,对常用的沥青混合料马歇尔试件扫描参数进行优化。研究结果表明:试件尺寸越大,图像质量越差;花岗岩混合料最适合于后期图像处理分析;不同的成型方式对图像质量会产生一定影响。最后为马歇尔沥青混合料试件推荐了最佳的扫描参数组合,既能够提高扫描精度,也可以提高扫描效率。
以自燃煤矸石、矿渣和粉煤灰为硅铝成分的主要来源,制备自燃煤矸石-矿渣-粉煤灰地质聚合物,重点研究了激发剂的陈化时间、固液混料的搅拌时间、振捣方式、养护温度、养护时间和养护方式等工艺参数对地质聚合物胶砂强度的影响。结果表明,当自燃煤矸石:矿渣:粉煤灰为5:3:2,硅酸钠:氢氧化钾为3.3:1,且激发剂掺量为17%时,若采用优化的工艺条件,即激发剂陈化时间24 h、按ISO胶砂搅拌机全自动搅拌、按GB胶砂振动台振捣,试件脱模后在40 ℃养护箱中养护6 h再标准养护,可以制备出满足硅酸盐水泥42.5R强度等级的地质聚合物。
为了弥补现有沥青路面结构设计理论中将沥青混合料当作完全弹性体进行计算分析的不足,以AC-16,AC-20,开级配大粒径沥青碎石混合料OLSM-25的劈裂强度为研究对象,采用离散元方法,运用二维颗粒流程序(PFC2D),从细观角度入手,对AC-16,AC-20,OLSM-25的劈裂(间接拉伸)试验进行数值模拟,对比分析AC-16,AC-20,OLSM-25圆柱体试件内部集料颗粒之间的接触力、位移矢量、微裂缝数量及其分布规律。结果表明:在峰值轴向力作用下,当沥青混合料圆柱体试件开裂破坏时,随着沥青混合料公称最大粒径、空隙率的增大以及油石比的减小,试件内部集料颗粒之间的接触力由基本均匀趋于相对离散分布,位移矢量存在显著差异,微裂缝数量逐渐减少。与AC-16,AC-20相比,OLSM-25的间接拉伸抗裂效果显著。
借助于四点弯曲小梁疲劳试验装置,采用对称循环加载方式,通过加载次数来设置循环,并且在不同的循环次数之间设定相应的恢复时间,研究了多个循环作用下不同的恢复方式、应变大小以及温度的大小与沥青混合料的劲度残留率之间的关系。研究结果表明:小梁在无约束情况时的劲度残留率要大于有约束时的劲度残留率,并且随着循环次数的增加,这两者之间的差值会越来越小。应变越小,则劲度残留率会越大,200 με作用下劲度的残留率较大,400 με和600 με作用下对应的劲度残留率在循环次数少的时候比较接近,随着循环次数的增加,二者之间的差异会明显。温度为5 ℃和15 ℃时的劲度残留率比较接近,25 ℃时的劲度残留率要大于5 ℃和15 ℃时的对应的劲度残留率。
为了更好地分析等粒径多孔水泥混凝土内部结构与破坏机理的关系,利用BT500工业CT对等粒径混凝土试件进行了内部结构扫描,并利用图像处理技术进行了初步分析,再通过数值模拟技术分析了等粒径多孔水泥混凝土与传统多孔水泥混凝土组成和内部结构的区别,从微观角度对比、探讨了等粒径多孔水泥混凝土的破坏机理。分析表明:等粒径多孔水泥混凝土忽略了集料级配的嵌挤作用,通过提高水泥膜的厚度来完成集料之间的堆积,从而在确保空隙率的基础上提高强度;等粒径多孔水泥混凝土独特的内部结构使得其可以在获得大空隙率的前提下,具有较大的抗压强度的能力。同时考虑到空隙率大既有利于排水,又有利于抵抗拉应变,因此,等粒径多孔水泥混凝土的开发为解决高速公路重载条件下路面基层开裂奠定了基础。
以水泥稳定土、水泥稳定碎石和石灰-粉煤灰稳定碎石三种典型半刚性基层材料为例,从材料的组成和配合比设计方面考虑,研究了对材料抗冲刷性能影响较大的几个因素,包括胶结料的含量及比例、胶结料的等级、细集料含量、混合料结构类型、养生龄期、含水量、压实度。研究结果能为今后半刚性基层材料的选择和配合比设计提供一些参考。
针对抗滑桩滑坡推力对边坡支护效果的影响进行研究,利用数值模拟的方法分析滑带结构特征与物理参数对抗滑桩滑坡推力分布形式的影响规律,结果表明重度对滑坡推力分布形式影响很小;随着弹性模量的增大,滑体段推力总体上呈梯形分布,而滑带处的推力呈抛物线形分布;随着摩擦角和内聚力增加,滑坡推力分布曲线由非线性向线性转变;滑带厚度对滑坡推力的分布形式也存在一定的影响作用。
中巴公路穿越西喀喇昆仑-喜马拉雅山系的冰缘地带,沿线冰川活跃,冰川消融与进退等引发各类地质灾害,严重损毁公路,危及公路安全。中巴公路灾害防治是中巴公路改扩建工程的目标,科学防灾减灾需要掌握中巴公路沿线冰川及冰川灾害的形成及发展规律。通过野外调查、定点观测、文献检索与遥感解译等研究手段发现,独特的地形地貌、丰沛的夏季降雪、险峻的地形落差、山地气候波动等环境因素孕育大量跃动型冰川,具有长期萎缩与间歇跃动、同期不同步、夏季累积型和悬冰川的活动特征。中巴公路沿线可区分为四大活动性冰川群,洪扎河谷(Hunza River)一带的帕苏幕士塔格山冰川群(Pasu Mustaghs)最为活跃。中巴公路冰川灾害可分为冰川灾害与冰川地质灾害两大类别,10个类型。其中,冰湖溃决、冰川泥石流的治理是工程上主要面临的防治问题。
在试验研究的基础上对有初应力的钢管混凝土格构柱受力性能进行了有限元分析。分析结果表明,有限元计算结果与试验结果吻合较好。应用有限元方法,以初应力度和长细比为参数,对有初应力的钢管混凝土格构柱进行了受力全过程分析。分析结果表明,钢管初应力降低了钢管混凝土格构柱构件的弹性阶段,使构件提前进入了弹塑性阶段,并使构件的峰值极限荷载推迟出现,且对应的变形也有所增加。此外初应力度和长细比较小时,初应力对钢管混凝土格构柱极限承载力的影响不大;但当初应力度和长细比较大时,初应力会使构件的极限承载力明显下降,下降幅度超过12%。
为研究膨胀剂掺量对钢管混凝土徐变性能的影响,对所有原材料进行了性能测试,分别进行了膨胀剂掺量为4%,8%,12%条件下的钢管混凝土徐变试验研究。试验结果表明:膨胀剂掺量4%时徐变度最大、8%次之、12%最小,即徐变度随着膨胀剂掺量的增加而减小;但当膨胀剂掺量为12%时,其补偿收缩和微膨胀相比膨胀剂掺量8%提高并不明显,同时为了阐明其内在机理,应用扫描电镜二次电子成像观测及能谱成分分析,得出膨胀剂反应生成钙矾石,一方面可以补偿收缩,另一方面填充在C-S-H胶凝孔中具有微膨胀的能力。
为了解大跨径预应力连续箱梁桥高强混凝土的收缩徐变规律,预测其长期变形,在箱梁跨中埋置测量传感器,直接测量混凝土的收缩应变,通过增量运算理论分离出混凝土的徐变应变,对于具体桥梁的C55高强混凝土实测数据显示,现行规范的收缩徐变模型总体上会低估高强混凝土的收缩作用,而高估徐变作用。用短期实测数据修正后的混凝土收缩徐变模型预测桥梁恒载下的长期变形,由两种类型修正式的挠度估算值与实测值的比较可知,其预测精度受混凝土短期实测应变数据的完整性﹑测量精度及修正式与实测数据吻合程度的影响。
为了研究预加力时的梁体变形,实施了预应力混凝土T梁桥试验,得到了梁体变形的实测数据;建立了与试验梁对应的有限元模型,并考虑梁体底面存在接触的实际情况,探讨了梁体张拉过程中的摩擦接触问题;通过有限元计算分析了梁体在张拉过程中的挠度变化规律,并提出了计算的基本假设。为了验证计算基本假设的合理性,运用静力法对施工梁体进行受力分析,推导了确定边界约束条件的表达式,并与实桥试验成果以及有限元计算结果相比较。通过理论计算确定的边界约束条件与实测结果基本吻合。在施工阶段,梁的挠度和边界条件主要与预应力钢筋线型、纵断面位置,预加力大小以及构件自重集度有关。通过分析推导,得到了直线配筋和曲线配筋情况下的边界条件。
为研究钢-混凝土组合结构梁桥的温度场及温度效应,以一座钢-混凝土组合梁桥实际工程为研究对象,对其温度场进行了实测,并通过最小二乘法拟合得到沿截面竖向的最不利温度梯度模式,与我国现行规范中规定的温度梯度模式进行对比,最后通过建立实桥的有限元模型分析了两种温度梯度模式作用下的桥梁结构响应。研究结果表明:钢-混凝土组合结构混凝土桥面板与钢梁接触的局部范围内存在较大温差;由实测温度场拟合得到的温度梯度模式与我国现行规范规定的温度梯度模式形式上有所差别。
采用基于结构风险最小化思想的支持向量回归(SVR)模型预测了灌注桩的中标价格。在分析灌注桩的成本动因的基础上,通过历史项目清单预算确定了17个回归自变量,根据历史项目中标价格(因变量)和成本动因(自变量)来估算当前项目价格。利用该模型对福建省某高速公路灌注桩进了行价格估算,并与基于定额的清单预算价格以及多元线性回归估算价格进行了对比。结果表明: 估算结果相对于其他两种方法明显接近实际中标价格,采用SVR模型可以大大提高估算的准确性,有效控制造价,提升公路工程造价管理水平。
以乌鞘岭公路隧道破碎岩体段为研究对象,基于随机有限元的结构可靠性理论,统计计算试验所得各个随机变量的数字特征及分布类型;建立极限状态方程后,对乌鞘岭隧道破碎岩体段建立随机有限元模型进行结构可靠性计算。结果表明:随机变量直方图拟合曲线均比较光滑,而且抽样数据各个子序列均有数据且无间隙,表明所进行的随机抽样样本量充分;在此基础上,计算此段隧道的初期支护和二次衬砌各个最大应力及锚杆最大轴力的直方图和概率分布曲线,得到的可靠度及失效概率结果说明初期支护和锚杆最大轴力可靠性偏小,而二次衬砌的可靠性较大,本段隧道整体处于安全状态;隧道结构可靠性灵敏度分析得到:不同随机变量对隧道结构不同应力有着不同影响程度,且喷射混凝土厚度对隧道结构内力影响最为显著。
为研究岩溶区裂隙块状结构破碎灰岩在不同含水率时的地质雷达波形特征,以广西六寨至宜州高速公路40座公路隧道为依托,进行大量现场实测。对裂隙块状结构破碎灰岩的实测数据进行筛选,并基于被选数据,采用SIR-3000地质雷达RADAN后处理软件分析不同含水率情况下的线测、点测反射强弱定性特征,同时采用对MATLAB分析软件进行数据接口语言汇编的方法,研究不同含水率情况下回波中心频率值及其分布范围,结果表明:当含水率分别小于26%、介于26%~42%和大于42%时,线测、点测反射强弱变化较大,回波中心频率以低频为主,分别在85,80 MHz和53 MHz附近波动,且分布范围依次减小,分别为21~105 MHz,12.5~102 MHz和11~77 MHz。
为提高我国城市道路交叉口混合交通流智能信号控制的效率,提出一种基于高维多目标进化算法的交叉口混合交通流信号智能优化控制方法。首先,提出一种新的高维多目标进化算法GRMODE,设计了新的算法模型并改进了Pareto支配排序等多项关键技术;其次,设计了基于GRMODE算法的交叉口混合交通流高维多目标信号优化控制模型,提供5项控制目标最优的信号控制方案。在南京市交叉口信号控制中的仿真实验结果表明,基于GRMODE算法的控制模型能够使交叉口机动车平均延误、停车次数、通行能力、非机动车平均延误及行人等待时间等多项性能指标同时达到最优,提升交叉口智能信号控制效率。
为改善交叉口排队长度管理,避免交叉口某个方向排队长度过长,采用强化学习理论建立了以平均排队长度差最小为优化目标的在线Q学习模型。针对控制性能指标相对于邻近的配时方案不敏感的特点,提出了以平均排队长度差作为基本单位重新构造奖励函数,目的是拉大各行为对应的Q值差距,提高模型的收敛速度和鲁棒性。集成Excel VBA,Vissim,Matlab建立了在线仿真平台,作为计算环境对算例进行了计算。算例中利用GPS数据对Vissim软件中车辆加减速度曲线进行了标定。计算结果表明以平均排队长度差作为优化目标能够提高各个方向排队长度的平衡性,优化整个交叉口的时空资源;建立的在线Q模型具有学习能力和较快的计算速度,模型能否收敛受到周期取值和可选行为数量的影响。
针对中国城市群的快速形成与发展,结合城市群城际出行特点,研究城市群城际出行方式选择行为。基于非集计理论,对效用函数引入刻画动态选择行为的忠诚度变量,抓住了出行者出行方式选择的关联性。利用了平滑指数计算忠诚度变量,既反映了忠诚度的持续性也考虑了突变性。将忠诚度变量作为影响因素引入模型的可观测效用部分,建立出行者城际出行方式选择Mixed Logit模型。在大量调查问卷基础上,通过对引入前后的模型对比分析计算得出,忠诚度变量加入后,模型中其他的出行影响因素效用强度明显削弱,其产生的正效用证明了城际出行选择是一种带有倾向性的行为反应,具有某种出行方式选择的持续性、依赖性和突变性,说明出行者过往的出行体验对选择心理具有显著的影响,也说明构建的模型很好地还原了出行方式选择的动态特性。
为确定高速公路基本路段低密度区速度和流量模型形式和模型参数是否与高速公路类型有关,研究了平原区开阳高速、山岭重丘区京珠北高速和山岭微丘区粤赣高速三条代表性的不同类型高速公路的平直段上的交通流。用摄像机在合适调查断面录制了足量视频作原始资料;权衡多方面因素后采用了20 s作为提取数据的统计间隔;利用方差分析判断出了同一高速公路不同车道上车辆速度均值有显著差异,速度和流量模型应分车道建立;将20 s流量折算成标准小汽车流量后放大为小时流率,速度采用20 s内通过断面的所有小型车平均速度,作速度和流率散点图;根据散点图建立了速度和流量模型。结果表明:低密度区不同高速公路平直段速度和流量关系虽均可用线性模型表征,但模型参数不同,而且同一高速公路不同车道的速度和流量模型参数也不同。
鉴于基于视频处理技术的交通流检测系统需要进行摄像机的标定才能得到准确的车流速度信息,而传统的人工标定法无法满足道路监控摄像机发生人为转动时的这一要求,提出了一种基于参考图像与路面信息的的道路监控摄像机标定方法。该方法利用车道标线的宽度和间距以及一条垂直于车道标线的线段,即可估计出摄像机的焦距、俯角、水平偏角和距离地面的高度,同时,为了计算"病态条件"下的摄像机参数,提出了在焦距保持不变的情况下,通过旋转摄像机来获取一组合适的参考图像,再通过参考图像来实现标定。在摄像机发生人为转动的情况下,也能方便地通过参考图像和路面信息来实现重标定。仿真试验表明,该方法具有操作方便、计算简单精确的优点,且无需人工现场操作,大大减少了外业工程量。
对普通干线公路监测工作事故的成因进行了分析,得出影响监测工作安全的五大主要风险因素即人、设备、基础设施、环境、管理。然后利用解释结构模型(ISM)、系统化的建模技术和计算机工具对这五大风险因素间的逻辑关系进行了运算和分析,并由此建立了描述影响普通干线公路监测工作安全的多级递阶解释结构模型。在此基础上,利用风险矩阵法对普通干线公路监测工作中的各个风险源进行了评价并确定了风险等级。最后针对不同的风险等级,依据风险控制原则,对各个风险因素提出了相应的措施和建议,以提高普通干线公路监测工作中的安全管理水平。
针对半挂汽车列车转弯制动时易发生折叠等危险工况的现象,采用Trucksim和Simulink联合仿真的方法,建立了半挂汽车列车转弯制动的动力学模型,并利用实车道路试验数据验证了模型的准确性。设计了半挂汽车列车转弯制动稳定性的控制器和模糊控制策略,并选择高、中、低三种附着系数路面对模糊控制策略和传统逻辑门限控制策略的效果进行了对比分析。结果表明:半挂汽车列车在三种附着系数路面上转弯制动时,模糊控制比逻辑门限控制在车辆制动稳定性能上有所改善,可有效地缩短制动距离和预防折叠现象的发生。
通过对模型模拟法、现场实测法、遥感估算法、通量观测法四种主要的陆地生态系统植被碳汇计算方法的归纳、总结,对比分析了四种方法的优缺点。在分析路域生态系统特点的基础上,探讨了四种植被碳汇计算方法在路域生态系统中应用的可行性。结果表明:四种植被碳汇计算方法在路域生态系统的应用具备一定的可行性,但是需要根据环境特点、公路特征和研究目的进行合理选择、调整和组合。然而,目前尚缺乏应用案例,实证研究亟待加强。因此,针对研究现状,对交通行业今后的植被碳汇研究工作提出了建议,以期为我国公路路域植被碳汇计算及相关研究提供有益的借鉴。
