在参考道路沥青评价方法和控制指标的基础上,针对一种新型常温沥青的安全性、黏性、黏附性、挥发性以及蒸发残留物的感温性、高温性能、低温性能、弹性恢复性能设计了相应的测试方法,提出了相应的技术指标体系及指标建议值,并对其进行了性能评价.试验结果表明:该常温沥青对温度变化较敏感,高温性能较好,但低温抗裂性、抗常温变形性能较差.建议该新型常温沥青中应掺入少量聚合物改性剂,以提高其延塑性和抗变形能力,便于满足高等级公路面层所用沥青材料的技术要求.
利用沥青路面芯样,简单采取压实度指标评价施工质量,无法有效反映沥青混合料的体积组成特性和内部结构信息.利用高精度X射线 CT锥束扫描成像技术生成了虚拟重构试件,并采用了竖向分层切片与颗粒数字处理与分析技术.为评价芯样位置路面结构的竖向颗粒离析,提出了粗集料不均匀系数、试件颗粒竖向变异系数等指标.结果表明:同一级配混合料在不同施工控制条件下,沥青路面内部结构存在明显差异;粗集料颗粒在试件内部分布呈现中间均匀、两端离析的规律;施工控制较好的路段其试件均匀性曲线平缓,竖向变异系数小.
为获得行车荷载作用下沥青路面的实际动力响应规律,以实体工程为依托,铺筑了3种典型沥青路面结构的试验路.通过车辆加载试验,分析了车辆轴型、轴重、车速和胎压对路面结构层层底应变响应的影响规律,并通过疲劳寿命预估模型探讨了沥青路面基于动力响应的疲劳寿命.研究表明:路面结构在面层底和基层底主要呈现出拉应变状态,应变响应过程体现出黏弹性特征;路面面层底部的横向应变小于纵向应变,应变响应随车速的提高逐渐减小,而随轴重的增加显著增大;车轮胎压对路面动态应变响应有显著的影响作用,在车胎超压和轴重超载的叠加效应下,路面将处于极为不利的受力状态;车辆超载行驶是影响路面疲劳寿命的重要原因,应予以严格控制.
为解决水泥混凝土搅拌均匀性尚无严格评价方法的问题,通过试验分析了新拌混凝土单位体积中粗集料随搅拌时间的变化规律,提出了混凝土中粗集料均匀分布的概念,并在此基础上提出了评价新拌混凝土粗集料分布均匀性的指标——均匀度;通过混凝土试件的抗压强度值以及新增强度标准差、强度离差系数对该评价指标进行了验证,得出该评价指标的可行性和准确性;最后一并给出了评价新拌混凝土均匀性的参考标准.
分别采用ASTM C1202推荐的电通量法和快速冻融循环法研究了不同因素对混凝土抗氯离子渗透性和抗冻性的影响,探讨了电通量指标评价混凝土抗冻性的可行性,并分析了电通量与相对耐久性指数之间的相关性.结果表明,在水灰比、水泥用量及硅灰掺量变化条件下,可以用电通量指标评价混凝土抗冻性.建议水灰比及硅灰掺量变化条件下用56 d龄期电通量指标,水泥用量变化条件下用28 d龄期电通量指标.含气量、粉煤灰掺量及矿渣微粉掺量变化条件下,不能用电通量指标评价混凝土抗冻性.单一因素变化时混凝土电通量与相对耐久性指数之间均存在较好的相关性,而在不同因素条件下时二者并无相关性.
为了研究级配碎石的力学性能,使用离散元方法模拟了级配碎石的动三轴试验.针对级配碎石材料的组成特点,提出了生成级配碎石离散元试件的方法,将粒径小于1.18 mm的碎石颗粒简化为黏结力来等效替代.使用一种数值伺服机制通过不断调整墙体径向速度的方法实现了恒定虚拟围压的施加,并通过离散元软件PFC2D中的FISH语言编写用户子程序,实现了正弦波荷载的模拟以及加载和卸载的模拟.通过室内试验测量了8组级配碎石的回弹模量,并使用离散元方法模拟了这8组级配碎石的动三轴试验.对比了这8组级配碎石回弹模量的离散元模拟结果和实验室实测结果.比较结果表明,利用离散元模拟得到的回弹模量和实测结果非常吻合.
采用动三轴试验研究了循环动荷载下煤矸石路基震陷变形特性,依据试验结果建立了围压、动荷载幅值因素下煤矸石震陷变形公式,并采用有限差分程序分析了煤矸石路基的地震响应特性.结果表明:煤矸石试样轴向累积应变的对数值与动荷载幅值成正比;煤矸石路基在随机地震荷载作用下,路肩会出现剪切带,产生滑坡现象,且随着地震荷载强度的增加而变得严重;其路面残余变形呈两边大,中间小的情形,这与车辆动荷载作用下的路面沉降规律不同,为煤矸石应用于路基工程的抗震设计提供了一定的参考.
为研究简化建模方法对分析空心板桥受力特性的影响,以20 m装配式空心板桥为背景,考虑空心板横向连接及桥面铺装参与受力,运用ANSYS建立空心板桥的梁壳组合和铰接梁2种有限元模型,分析空心板桥动力特性、静载响应及车桥耦合振动响应,并将数值结果与试验对比.研究结果表明,梁壳组合模型的一、二阶频率与实测值更为接近;单车荷载作用下,各片梁跨中应变和位移横向变化,梁壳组合模型与实测值更吻合;承载能力等效荷载作用下,桥面铺装、混凝土企口缝与空心板桥共同参与受力,空心板桥未出现裂缝,且跨中位移和应变横向变化,梁壳组合模型与实测值更接近;跨中理论位移冲击系数,铰接梁模型大于梁壳组合模型,实测冲击系数与梁壳组合模型更接近.梁壳组合模型能体现空心板桥的桥面铺装及混凝土企口缝参与受力.新桥设计时,建议空心板桥适当考虑桥面铺装及混凝土企口缝参与受力.
基于Weibull分布类型推导了受尺寸和应力分布影响的CFRP板抗力概率模型,根据实桥加固方案建立了预应力碳纤维加固T梁的抗力概率模型,获得了抗力均值、标准差,并认为其抗力不拒绝对数正态分布.在此基础上,考虑公路II级荷载标准,计算了预应力碳纤维加固主梁的抗弯承载力可靠指标,从结构可靠度理论角度评估了加固效果,并进行了可靠度参数敏感性分析,分析了设计失效模式下主梁采用预应力碳纤维加固后的可靠度主要影响因素.研究成果是加固桥梁结构力学评价的有益补充,可为碳纤维加固桥梁的设计规程编制提供理论基础.
基于研究软基堆载对邻近桥桩性状的复杂作用以及探讨对应软土地基加固方法的原因,采用有限元分析软件PLAXIS8.2对广深沿江高速公路深圳段海滨大道后施工堆载对邻近沿江高速桥桩性状的影响进行研究.通过对软基土层、堆载位置、堆载大小对邻近桥桩性状的影响,以及对两种软土地基加固方法效果进行比较分析,研究结果显示软基土层的塑性破坏是引起邻近桥桩应力和应变的根本原因,堆载距离相比堆载大小对邻近桥桩的性状影响更为明显.另一方面,对该滨海大道软土地基,采用水泥搅拌桩法(保证桩长、桩径)或强夯块石墩法(穿透亚黏土层)进行加固处理,都能有效减小土体的侧向位移和土体的沉降,减小对邻近桥桩的侧向作用,从而使变形控制在允许范围内以及保障桥桩安全使用.
为掌握空腹式连续刚构桥在自重、汽车荷载作用下桥梁关键截面内力分布特征与腹板挖空率和弦梁刚度比的关系,以有限元法为基础,借助结构分析软件建立了空腹式连续刚构桥的数值模型,计算了自重、汽车荷载作用下跨中弯矩、上下弦梁接合处弯矩、弦梁墩顶截面弯矩以及下弦梁弯矩.论文还研究了这些截面弯矩比随着挖空率、弦梁刚度比的变化规律.研究表明腹板挖空率的增加,会缩小空腹段的负弯矩与实腹段的负弯矩的差距,但会放大实腹段內正负弯矩的差距.上下弦梁刚度比变化不影响实腹段弯矩分配,但上下弦梁负弯矩大小按它们刚度比进行分配,刚度比为0.25时,上下弦梁最大负弯矩相近.
为评价公路隧道结构健康状态,运用模糊数学理论,提出基于模糊贴近度的隧道结构健康诊断方法.在建立隧道结构健康诊断指标体系的基础上,采用层次分析法和熵值理论确定指标权重;应用模糊识别原理确定准则层指标隶属度,采用加权平均算子获取综合评判结果,并用非对称贴近度进行决策分析.工程实例应用表明:该方法能有效地解决健康状态的模糊性问题,并能够准确地判定隧道结构健康等级.
传统静态交通分配方法无法获得稳定且唯一的路径流量解,解决该问题的一个方法是使用比例一致性条件.如果该条件能在实际路网中被证实(近似)成立,可为该条件的应用扫清理论上的障碍,从根本上解决基于路径流量分析结果中广泛存在的不唯一性问题.利用广东省高速公路路网数据,对符合比例一致性条件的路径对流量,基于最小二乘法构造特定的F统计量进行F检验,并通过诊断分析排除异常值的干扰.结果显示:对广东省高速公路路网中符合条件的路径对流量分3种情况进行分析验证,得到相应的F观测值分别为5 995.601 2,1 324.274 7和699.549 4.这表明在显著性水平为0.05的情况下,均能通过F检验,即比例一致性条件在实际路网上是存在的.
在分析4个主要影响因素的基础上,基于换乘乘客到站时间符合正态分布,建立换乘乘客平均候车时间模型,由此确定的平均候车时间与Welding公式计算的结果有很大的差异.应用微分理论,绘出平均候车时间变化曲线,发现接运公交发车时刻是影响平均候车时间的关键因素,且存在最小平均候车时间的发车时刻;通过敏感性分析发现平均候车时间受换乘乘客到站时间均值影响很小,但随方差变化较大;平均候车时间增大倍数超过接运公交发车间隔的增大倍数的2倍;并随着接运公交运营可靠度的降低而急剧增加.
为有效分析城际路网的运输需求与负载分布的空间结构特征,基于复杂网络理论与GIS技术,提出了城际路网的分层复杂网络结构模型.该模型克服了拓扑网络模型中只考虑节点连通关系而忽略运输需求与负载的空间分布特征的设计缺陷.所提出的交通介数、运输需求强度、负载介数指标能够有效测度城际路网的物理层、逻辑层与映射层网络的空间结构特征.结合我国内地城际路网的GIS及区域经济数据,分别计算了3个测度指标的空间分布.实证结果有效地解释了公路运输需求以京哈、京珠高速公路为界呈东强西弱分布的原因;揭示了我国内地城际路网的交通介数以西安为中心呈轴辐式分布,而在环渤海、长三角及京沪高速公路沿线表现出高负载中心性的结构特征.
在系统分析高速公路互通式立交分流区驾驶人分流选择行为特征的基础上,讨论驾驶人是否接受分流行为的随机复杂性.综合考虑分流区主线车辆运行速度、匝道即时小时交通量和减速车道车头时距等因素的影响,选择特征变量确定效用函数.利用二项Logistic模型建立驾驶人分流选择行为概率模型,通过数据计算求解各特征变量系数,并根据t检验判断其影响程度,对模型进行优化.经研究表明:互通式立交分流选择行为受多种因素综合作用的影响;模型的建立为互通式立交减速车道几何设计、安全评价和交通控制管理提供了技术支持.
为出行者提供更及时、准确、可靠的行程时间信息,是提高公众出行满意度的主要途径之一.海量的高速公路联网收费数据中蕴含着大量有价值的信息,当前对海量收费数据的知识挖掘技术研究相对较少.利用高速公路收费数据,分析了路段行程时间概率分布特征,多种分布拟合及分布假设检验结果表明,利用正态分布表征路段行程时间分布是合理,可接受的;建立了基于正态分布的路段行程时间可靠性模型,并给出了模型参数估计方法;进而根据路段行程时间的相关性,建立了路径行程时间可靠性模型;在此基础上,利用概率论的全概率原理和交通分配模型中的Logit路径选择模型,建立的OD对间的行程时间可靠性模型.
为了分析机非混行交通流中非机动车与机动车间驾驶员的决策行为,根据影响驾驶员决策行为的性格因素和各时段非机动车与机动车到达冲突点的时间差,通过时间细化,建立了重复博弈下非机动车与机动车驾驶员决策行为的效用函数模型.通过分析非机动车与机动车驾驶员决策行为的效用,确定博弈过程中存在Nash均衡,得到了动态博弈中非机动车与机动车驾驶员的最优决策.例证表明:冲动型驾驶员在各决策时间段内更愿意选择加速策略;温和型驾驶员在各决策时间段内偏好于选择匀速策略或减速策略;谨慎型驾驶员在各决策时间段内偏好于选择减速策略.
在广泛收集数据及相关资料的基础上,以高速公路互通式立交为节点,两互通式立交之间的路段为一个评价单元,用系统工程、统计回归的思想,结合事故资料分别建立高速公路的道路条件、交通条件、立交间距事故预测模型以及互通式立体交叉各个匝道的事故预测模型.在事故预测模型的基础上,利用层次分析法建立交通环境对高速公路运营安全性影响评价体系及综合评价模型,并根据数理统计的理论提出相应的安全评价标准,为高速公路管理部门有针对性地采取安全保障措施,预防事故的发生提供了参考和依据.
针对当前工程建设过程中存在的问题,结合国内外研究现状,对工程承发包模式选择的影响因素进行分析,运用数理方法,采用模糊层次分析法构建承发包模式选择评价模型,给复杂决策问题提出一个比较科学、系统化的解决方案,并有针对性地评估出每个影响因素的影响程度.以港珠澳大桥岛隧工程承发包模式选择为例,通过评价模型对影响岛隧工程承发包模式的关键指标进行综合分析和评价,从而选择出最佳的承发包模式方案.
针对危险化学品运输事故泄漏产生的水环境安全风险问题,解决桥面径流处理系统中雨水与事故水一并处置这一缺点,对国内公路危化品运输事故应急蓄纳设施现状开展大量调查和分析研究,通过对应急蓄纳设施工艺流程、平面布置及功能单元容积、转换装置及控制系统进行优化设计,实现了危化品事故径流与雨水径分别处置,并提出了高速公路危险化学品运输事故应急蓄纳设施与桥面雨水径流处理设施一体化设计思路.
针对交通管制时限条件下的城市物流配送优化问题,综合考虑配送企业的配送成本、环境成本及配送时间,构建双层规划模型.上层模型以配送企业广义费用最小化作为目标,用于确定时限条件下的城市物流配送优化方案;下层模型为城市交通均衡分配模型,用于分析上层给出的城市物流配送优化方案中配送路径选择行为.采用遗传算法求解模型,以简单网络进行算例分析,并对比测算2种时限情景下的企业配送广义费用.分析结果表明:在城市物流配送过程中,受到交通管制时间窗的影响,物流企业的配送时间、配送成本与环境成本显著增加,降低了企业配送收益;当要求在时间窗范围内将货物配送完毕时,配送企业的配送时间由5.91%增加到7.32%,配送成本由7.6%增加到13.5%,而配送企业的环境成本有所降低.在交通管制时限期间,受到平均运费及出行需求的双重影响,时限情景2的配送成本增加比例达到26.85%;由于网络出行需求量变化与基础情景一致,时限情景1在时限期间的环境成本和配送时间的增加比例较小.对比交通管制时限期与整个配送期,交通管制时限期的城市物流配送时间与配送成本的增量均高于整个配送期.
货物入库是现代仓储系统运作的基础和关键步骤.本文以现代仓储系统的货物入库优化问题为研究对象,首先将问题拆分为货区划分和货位分配,然后建立问题对应的优化模型,并针对模型特点建立了遗传算法.该算法采取了自上而下自左向右的编码方式,能够直观体现仓储的特点.最后,对具体案例进行了求解,取得了良好的效果,表明所建模型和算法的正确性和有效性.
