为减少长寿命复合式路面的沥青层厚度与反射性裂缝,将冷拌水泥-乳化沥青混凝土应用于高压应力区(联结层),并设置大粒径沥青碎石与水泥稳定碎石复合式基层。用三维有限元方法分析其路面设计控制参数以及路面材料宏观力学参数(弹性模量)与各层结构厚度对长寿面复合式路面的影响,结果表明各层材料最大拉应力、最大剪应力为强度控制指标更为合适,同时结合工程实际提出了水泥乳化沥青混凝土长寿命复合式路面结构,并应用于宜昌城区的试验路段。
为了消除路面裂缝图像中的孤立噪声并保护裂缝边缘的细致特征,本文基于像素和裂缝子块两个层级的连通性检测设计了去噪算法,主要包括3个部分:(1)像素连通性检测,剔除连通性差的像素;(2)孤岛噪声消除算法,删除相对孤立的目标区域;(3)8×8裂缝子块去噪算法。然后,提出了算法流程并探讨参数的选择。最后,应用Visual Studio 2008和OpenCV编程对本文算法、常用的中值滤波去噪法、长线段和黑色像素比例法进行性能测试,结果表明,本文算法可有效消除孤立噪声并保持边缘连续性,具有更高的准确率(85.06%)和召回率(85.80%),综合性能指标F1值比后两者分别高0.74%~19.19%和0.20%~12.06%。
为深入研究和探索刻槽混凝土路面纹理构造特征与轮胎/路面噪声之间的相互关系,对多条高速公路混凝土路面的平整度、宏观构造、细观构造等路表纹理特性进行了测试,并采用随车声强法检测了相应路段的噪声水平。运用Origin线性回归及Pearson双侧检验方法,统计分析了混凝土路面纹理构造特征与其噪声的相关性。研究表明:表面平整度对混凝土路面噪声影响显著,平整的路面噪声水平较小;宏观构造深度对轮胎/路面噪声水平亦具有显著影响,构造深度越大对应轮胎/路面噪声水平越高;混凝土路面表面横向力系数与轮胎/路面噪声没有明显的相关性。
基于沥青混合料的热物性参数,研究陶瓷沥青混凝土(CAC)的阻热性能。将陶瓷集料等体积替代SMA-13的粗集料(替代率分别为10%,20%,30%,40%和50%)制备陶瓷沥青混凝土(CAC);测试不同陶瓷掺量的沥青混合料热物性参数(导热系数、热扩散率和比热容);数值模拟不同陶瓷掺量的陶瓷沥青混凝土(CAC)面层对路面结构的隔热效果,并对路面结构层间最高温度与沥青混合料热物性参数进行灰色关联分析。试验结果表明,陶瓷的掺入改变了沥青混合料的热物性参数,当陶瓷掺量为10%时,导热系数和热扩散率分别减少20.5%和23.5%,比热容增加20.9%。陶瓷掺量增加得越多,陶瓷对于沥青混合料热物性参数的改变效果越不明显。有限元结果表明,陶瓷的掺入有效降低沥青路面温度,厚度为4 cm的40%替代率的CAC-13面层底部温度较SMA-13低5.2 ℃。灰色关联分析表明导热系数、热扩散率和比热容共同影响沥青路面温度,导热系数相对于热扩散率、比热容对路面结构温度影响更大。
为了构建一套完整的沥青路面施工质量信息实时监控评价系统,开发了沥青混合料拌和站和摊铺机的数据实时采集程序, 通过3G无线网络实现了数据实时传输,采用数据库、Java语言和统计过程控制(SPC)原理建立了基于B/S(浏览器/服务器)结构模型的沥青路面施工过程质量信息分析与评价模块,并对其关键技术进行研究;采用合格率、SPC控制图和过程能力指数等统计参数对沥青混合料拌和与摊铺的关键施工参数进行实时动态的评价和反馈,以可视化的图表显示评价结果, 对超阈值数据进行高亮显示和自动短信报警。实际效果表明,该系统能实时、准确地对相关参数进行采集和分析评价,并对异常数据进行报警反馈。
为探究液态离子型土壤固化剂改良土的固化机理,以浙中红褐色黏土为典型土质类型,在掌握该类黏土基本物性参数的基础上,通过酸碱度、电导率、等离子体发射光谱、扫描电镜、X射线衍射、BET测试等系列物化及微观试验,探究了典型红黏土固化前后微观结构特征的变化规律。研究结果表明,典型土质为低液限黏土;离子土壤固化剂具有高导电性、强酸性,能使含铁离子物质的胶结作用加强,提高红黏土强度;固化剂与黏土颗粒表面的1价阳离子发生交换,使渗透液电导率增大;固化黏土矿物颗粒以面-面的形式接触,结构更紧密;固化前后各土样的X射线衍射图谱基本重合,未出现新矿物的衍射峰和衍射特征值,无新矿物生成;固化后土体聚集、凝结,逐渐形成较大颗粒,且当固化剂掺量为0.014%时,土样颗粒比表面积和孔容均分别减小至最小值。
为开发适于公路工程边坡安全监测的自动化系统,广乐高速公路工程建设中开展了边坡安全自动化监测系统试验研究。基于现有技术和现场条件研发出了实用化的边坡自动监测系统:(1)坡体深层位移板式载体探头串联监测系统,解决了现有固定式测斜传感器间并联方式导致的出线多、单孔设置探头数量受限的问题。板式固定式测斜传感器结构简单,探头易于加工,安装方便,定位准确;(2)堑顶边坡外部变形位移计监测法,采用明挖开槽法安装位移传感器,根据地质条件和坡体状态预估潜在滑移面范围确定基桩位置,可以实现坡体外部位移的自动监测,技术合理可行,现场实施方便;(3)现场监测数据采集、发射、接收和处理系统,现场测站之间无线连接,减小了现场安装难度,提高了施工期系统安全保障,低能耗设计和光伏能源系统提供了系统连续工作的条件。
通过软土路基上PHC管桩的压桩、复压和原位载荷试验,研究静压PHC管桩的承载特征。试验表明,压桩力具有静力触探锥尖阻力的特征,能够反映地层的力学性状,可以用做现场判定桩长的依据;软土地基压桩后,桩体的极限承载力会随时间有所增长,采用压桩终压值预估桩体的极限承载力是可行的,依据静力触探指标和规范方法计算的承载力偏于安全,以复压压桩力评估承载力随时间的增长偏于危险;桩承荷载既有端阻力也有侧阻力,侧阻力大于50%,本试验中PHC管桩的摩擦桩特征更为突出。
以北京密云云蒙大桥为依托,进行了1/20 全桥缩尺模型试验。通过对两套不同张拉方案下得到的试验数据进行对比分析,揭示了自锚式悬索桥在两轮张拉程序下吊索索力的变化规律,指出吊索索力的相干性与体系转换状态有关,研究了索鞍顶推过程对吊索索力的影响,指出索鞍顶推将导致主缆被绷紧的一侧吊索力全面上升,主缆被放松的一侧吊索力全面下降,阐述了无应力状态法的基本理论,并通过分析成桥索力的实现情况,验证了在自锚式悬索桥施工过程中应用无应力状态法进行施工控制的合理性。
通过应用振动频率法对某斜拉桥成桥后的拉索索力进行测试,并结合有限元数值模拟及优化功能,探讨了拉索锚固端填充物以及减振器等效刚度等影响因素对索力测试的影响。研究结果表明,锚固端填充物对振动频率法的影响很小,可以忽略不计;当减振器的等效刚度大到一定程度时,对振动频率法的影响不容忽视,应对计算索长进行修正;结合有限元数值优化功能,振动频率法可以精确地识别拉索索力。
为优化无背索曲塔曲梁斜拉桥施工顺序,对桥梁施工进行全过程模拟,确保桥梁在施工过程中的安全及正常使用状态下受力合理,以无背索曲塔曲梁斜拉桥——东莞水道桥为工程背景,采用MIDAS/CIVIL空间有限元分析软件,分析在钢主梁悬臂施工前拆除支架,同时,钢主梁节段与对应主塔节段同步悬臂施工的情况下,对施工工期、造价、主塔应力及变形、主梁的应力及变形、拉索初拉力的影响。结果表明:(1)优化施工顺序后,结构传力更明确,能有效缩短工期,节省工程投资。(2)优化前后主塔应力分布规律一致,应力影响小;优化后内、外弧侧主塔位移不对称性明显,对主塔x方向位移影响较大。(3)优化后对钢主梁受力有所改善,对混凝土主梁受力影响小;主梁z方向位移影响较大,发生在主跨3/4跨径处,需要调整施工预拱度。(4)优化施工顺序后,2#~5#拉索初拉力均有所增大,拉索安全系数均满足设计规范要求。
基于预应力筋与混凝土共同承载的理念,在分析预应力模拟的等效荷载法和实体力筋降温法基础上,根据力筋应力计算式的物理意义,提出了一种模拟有效预应力的等效荷载-实体力筋降温法。首先建立预应力结构的无筋有限元模型,通过等效荷载法计算出无筋模型的混凝土弹性收缩,根据该弹性收缩量获得考虑混凝土弹性收缩的对应于有效预应力的等效降温值;再建立预应力结构的有筋模型,通过在有筋模型中对预应力筋单元施加该等效降温荷载实现有效预应力的准确模拟。该方法能在多种通用有限元软件中通过两步建模计算实现,可以正确模拟结构在有效预应力作用下的初始状态,避免传统实体力筋法施加降温模拟有效预应力不准确的缺点。该建模方法为模拟预应力混凝土结构张拉加载、后续加载的受力分析,提供了又一种有效的方法。多个算例验证了本方法的可行性和有效性。
基于线性二阶和非线性理论对一座多塔斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应进行对比分析,来确定合理的活载计算分析方法;在活荷载作用下,通过考虑不同的主梁、桥塔及主缆刚度等结构参数,来分析研究结构主要部件的控制截面受力情况。分析结果表明:采用线性二阶和非线性理论对比分析后,主跨160 m的斜拉-自锚式悬索组合体系桥梁的活载效应计算误差在5%以内,在工程中可采用线性二阶理论进行活载作用分析;在活载作用下,副塔及主塔刚度对结构受力性能影响较小,主梁和主缆刚度对结构受力性能影响较大,在同类桥梁设计中应给予足够重视。
为了研究大坡度桥梁特别是大坡度中小桥梁挠度观测难的问题,对各种监测方法从测量精度、测量速度和测量范围等方面进行深入的分析与比较,指出各种方法的应用范围和特点。通过应用静力水准仪测试黑龙江牡丹江三股线大桥挠度,分析了静力水准仪的两种安装方法在测量过程中产生测量误差的原因,并进行误差精度分析。数据分析表明在中小桥梁挠度监测中,连通管液位式挠度测量法是目前常用方法中最适合的监测方法;而在高坡度中小桥梁中外接支架测量法比转接点测量法不仅降低成本, 处理数据方便,而且精确度很高,可以在今后的检测工作中大规模推广使用。
结合隧道建设的特点,根据行车安全性和舒适性的需求对其有效照明区域的边界条件进行了计算。在此基础上,选择CIE推荐的B型配光曲线为研究对象,对来自不同厂家的20种公路隧道照明灯具进行了测试,并对其有效光通量和光通量利用系数进行了计算,进而得到了灯具有效能效指标。测试结果表明:样本有效能效值相比于传统测试的灯具总能效平均下降幅度达到20%,最大下降幅度达到41%。考虑到隧道洞壁对光线的反射效果有益于提高有效照明区域的平均亮度,引入隧道洞壁平均反射率作为灯具有效能效修正的影响因子,并对采用不同反射率面层材料情况下样本灯具的有效能效修正结果进行了测试分析。
通过对几条多车道高速公路隧道的安全评价研究,采用改进的经验公式法计算多车道隧道发生火灾时的人员疏散时间,并利用Pathfinder软件进行仿真模拟和比较分析。通过PyroSim软件模拟火灾场景,分析确定隧道火灾时的安全疏散时间。比较可用安全疏散时间(ASET)和需用安全疏散时间(RSET),判断隧道疏散的安全性。发现按照现有规范设计的隧道横洞不能够满足多车道隧道的安全疏散,重新拟定隧道横洞的间距及洞口尺寸;分析计算结果,建议采用增加隧道人行横洞尺寸的办法减少疏散时间, 改善安全状况。
为了准确分析在主干路上设置中央隔离栏以后,支路原有直接左转的车辆对下游交叉口的影响,以交通流理论为基础,以交叉口通行能力为评价指标,建立了车头时距与通行能力之间的关系模型。研究结果表明:对于信号交叉口,当调头流量的百分比为21%,调头车辆的修正系数为0.95,即左转专用车道的通行能力降低了5%时,尽管交叉口通行能力有所降低,但是远引调头的运行效率将比直接左转的高,此时设置中央隔离栏对提高主干路交通运行效率具有积极意义;对于无信号控制交叉口,在主干路流量小于850 pcu/h时,不同主干路车头时距对应的支路的通行能力比较接近,当主干路流量大于1 250 pcu/h时,不同的主干路车头时距对应的支路的通行能力差异较大,即不同的主干路车头时距对支路的通行能影响较大。
以具有不同展宽段长度的过饱和信号交叉口为研究对象,对其进行高峰期消散流率的调查研究,分析了单点过饱和信号交叉口展宽段的车辆排队特性和排队溢出时进口道考虑展宽段存储长度的延误和通行能力的计算模型。提出了交通高峰时期过饱和交叉口的控制应以控制车辆排队和提高交叉口通行效率为目标。针对单进口道过饱和与交叉口整体过饱和两种情况,提出了相应的排队控制策略,并建立了考虑进口道存储长度的双目标信号配时参数优化模型,模型以延误和通行能力为目标函数,通过调节绿灯时长来控制各方向的车辆排队。最后, 通过实地测试,验证了排队控制策略在过饱和状态时可以充分利用交叉口进口道空间资源容纳车辆排队,均衡各方向交通压力,提升交叉口的通行效率。
通过对切换相位时各相位进口道的平均停车时间公式的推导,证明了执行绿灯的相位与执行红灯的相位存在对绿灯资源的博弈。以此为基础,建立了以执行绿灯的相位和下一相位为联盟的合作博弈控制模型,并提出了基于拍照法的停车时间采集方法和模型其他参数采集与计算方法,目的在于用模型求出每次相位切换时使联盟平均停车时间最短的绿灯时间。运用VBA对VISSIM软件进行二次开发,对基于相邻相位合作博弈的单信号交叉口实时滚动优化模型进行仿真。结果表明:此控制模型有良好的控制效果。
为了研究非机动车交通流的速度特性,更全面地描述非机动车交通流的随机性和模糊性特点,引入云模型的理论与分析方法,研究了非机动车交通流中车辆速度的分布情况。根据测得的非机动车速度数据得出车速频次的正态云分布模型,并且应用正态云发生器,使用期望、熵和超熵3个变量对成都市某路段的非机动车交通流车辆速度进行了仿真。结果表明,非机动车交通流的速度频次符合正态分布,正态云模型可以更好地反映非机动车交通流中车辆速度的分布特点,同时反映了随机性和模糊性。正态云模型是一种客观反映路段断面车辆实际速度分布的仿真模型。
为了获得小区域的交通特性并快速找出小区域之间的时间最短路径从而实现动态诱导的目的,利用出租车GPS数据提取出行距离和出行时间,运用二流体模型建立行驶时间与停止时间关系曲线,提出了利用二流体曲线进行交通分析的方法,发现二流体曲线的带宽对交通运行及疏导有较大价值。随后分析了各小区域单位距离行程时间与单位距离停驶时间的变化关系,佐证了不同小区域对交通变化的敏感度不同。最后利用矩阵迭代法计算了不同单位距离停驶时间下的最短出行时间路径,并分析了小区域之间的OD出行时间矩阵,表明二流体模型可用于动态路径诱导。
为提高高海拔地区道路的安全性,采用行车试验方法,通过多导生理测试仪、动态GPS等仪器采集驾驶员在高海拔地区一级公路反向曲线间直线段上行驶过程中的心率、汽车运行速度等数据。分析驾驶员心率变化与反向曲线间直线长度及汽车运行速度的关系,利用SPSS软件建立了高海拔地区驾驶员心率与反向曲线间直线长度和汽车运行速度的回归模型。从驾驶员在反向曲线路段运行的安全性出发,基于驾驶员心理生理特征,确定了适应驾驶员行车心理的高海拔地区一级公路反向曲线间最小直线长度,提出了高海拔地区一级公路反向曲线直线段的限速值,以期提高高海拔地区反向曲线路段的安全性。
以研究如何有效降低常规公交线网的碳排放量为目标,通过优化调整公交线网中不合理的分布、线路长度、非直线系数、复线系数等指标来实现降低公交线网的碳排放量。在保持常规公交线网一般性能的前提下,从出行人群、公交运营者以及社会环境3方面着手,建立了以线网总时耗、线网总能耗、线网总环境消耗和用户出行平衡为目标的双层优化模型。采用蚁群算法对双层优化模型进行求解,通过合理调整蚁群算法参数,寻找公交线网中的最优线路来实现有效降低公交线网的碳排放量。最后借助算例验证了模型和算法的正确性和有效性。
为节约公路大件运输成本,提高公路大件运输方案决策的科学性,在分析大件公路运输影响因素的基础上,建立由安全性、技术性、经济性和时效性等因素构成的运输方案评价指标体系,并运用AHP-灰色关联度相结合的算法对运输方案进行优选。该方法应用AHP确定指标权重,采用效益型和成本型指标规格化将决策矩阵变为相对隶属度矩阵,将待选方案与理想方案间的灰色关联度作为选优依据,为运输方案的多指标量化分析提供了一种有效的解决方法。最后用实例验证了方法的客观性和有效性。
随着我国工业现代化的发展,危险品在整个工业体系中的作用越来越重要。我国危险品运输在法律法规、相关技术及管理体系上有了一定的发展,但仍然存在不少问题,危险品事故时有发生。天津港天津瑞海危险品物流公司发生的爆炸,给人民的生命、财产安全构成了重大威胁,对生态环境也造成了污染和破坏。危险品运输必须依赖专用性资产,然而,在我国场地资产的专用性不足,安全隐患大;人力资产的专用性不高,运作效率差;物质资产的专用性不强,专业化水平低;专项资产不充分,绿色化缺口宽。针对我国危险品运输存在的问题,借鉴西方国家的先进经验,我国急需进一步强化法制化和标准化建设、全面实施统筹管理和监管、广泛推进智能化管理和跟踪,以及有效践行专业化运作与管理,以保障我国危险品运输的安全、高效,从而提高我国危险品运输的品质。
