试验研究掺加短切玄武岩纤维(BFCS)对环氧沥青及其混合料性能的影响,采用黏度、拉伸、马歇尔、车辙和低温弯曲试验,分析了2%~10%(质量分数)BFCS掺量下改性环氧沥青及其混合料性能.试验结果表明:添加BFCS之后,改性环氧沥青的容留时间略有缩短,断裂延伸率和抗拉强度在掺量不大于6%时均有所提高,其中4%BFCS掺量改性环氧沥青断裂延伸率可达235%,比普通环氧沥青提高9.3%;与普通环氧沥青混合料相比,掺2%,4%和6% BFCS改性环氧沥青混合料依然保持良好的高温性能,且掺4%BFCS改性环氧沥青混合料的抗弯拉强度、最大弯拉应变和弯曲应变能密度临界值分别提高22.5%,18.9%和47.1%,表现出较高的低温强度和较好的低温变形能力.
通过室内外试验验证垂直振动成型(VVCM)试件的可靠性,对比研究VVCM方法和马歇尔方法对ATB-30沥青混合料设计的影响.结果表明:ATB-30沥青混合料VVCM试件的体积指标更接近于路面芯样,VVCM试件的力学强度与路面芯样的相关性高达94%,而马歇尔试件的相关性不足61%;与马歇尔法设计ATB-30沥青混合料相比,VVCM设计ATB-30沥青混合料节约沥青约8%,密度提高了1.6%,马歇尔稳定度、动稳定度、抗剪强度、抗拉强度分别提高了54%,39%,55%,54%,水稳定性也有所提高.
为保证可卷曲沥青混合料具有较高的弯曲变形能力,采用专用粒子GTA1、GTA2、SBS颗粒作为改性剂,选用合适的软化剂和助剂对基质沥青进行复合改性,并使用均匀设计试验对改性沥青制备工艺进行优选.对研发的RV、RT改性沥青进行三大指标试验、布氏黏度试验、DSR和BBR试验,评价其路用性能;对RV、RT改性沥青混合料进行车辙试验、低温和常温小梁弯曲试验以及SPT试验测试其路用性能和力学性能.结果表明:与SBS改性沥青及沥青混合料相比,RV、RT改性沥青及沥青混合料的高低温性能有了显著的提升,其沥青混合料可以满足Rollpave所需的变形要求.RV改性沥青混合料的高温性能优异,更适用于高温、重载;RT改性沥青混合料低温变形性能较好,适用于低温施工.建议实际应用时,结合技术指标和经济要求选取不同沥青混合料.
采用两种硬质沥青胶结料和粗、细两个级配设计了4种硬质沥青混合料,研究了其高温、低温、水稳定性,在此基础上,采用7个温度条件动态模量试验研究了硬质沥青混合料的动态黏弹特性,确定了基于反曲函数的黏弹模型,建立了动态模量主曲线,研究结果显示,硬质沥青混合料高温性能优异,低温性能和水稳定性均可满足现行规范的要求.在10-3~104 Hz频率范围内,骨架级配混合料动态模量高于悬浮级配.基于CAM模型的黏弹分析发现,硬质沥青混合料玻璃态复数模量均表现为骨架级配的大于悬浮级配,而交叉频率均表现为悬浮级配的大于骨架级配,说明悬浮级配硬质沥青混合料低温性能优于骨架级配.
分析了长寿命柔性沥青路面的结构行为理论.路面结构组合设计采用沥青层底拉应变和路基顶面压应变指标来控制沥青路面的疲劳寿命;材料组成设计主要是针对路面结构抗车辙性能和耐疲劳性能等方面,以提高沥青混凝土路面的长期使用性能为目的;增强层间结合力有助于改善沥青路面结构层间界面力学特性,从而保证路面结构层间连续.通过工程实体验证、寿命周期费用分析表明长寿命柔性基层路面的技术和经济效益显著,值得推广应用.
为了研究层间结合状况对复合式路面剪应力的影响,利用Bisar3.0软件对标准荷载作用下刚柔复合式路面的剪应力进行了计算分析.通过选取合理的ALK(简化弹性柔量系数)来模拟路面的3种层间结合状况,并考虑了温度对应力分布的影响.计算结果表明:荷载中心位置是最大剪应力最有可能出现的位置;层间结合状况越好,层间最大剪应力值越小,且层间剪应力突变越小,对路面越有利;温度越高,层间剪应力会略微变小,但是温度对剪应力的影响有限;通过合理的层间处理技术可以提高层间抗剪强度并减小剪应力与应力突变,能有效地避免层间剪切破坏.提出了对现有复合式沥青路面抗剪设计的改善意见.
利用非金属超声波系统测定了等幅度循环条件下膨胀土的纵波速度,并以波速定义了膨胀土疲劳损伤的损伤变量.探讨了损伤变量随循环次数、循环幅度、控制含水率的变化规律及其与抗剪强度的关系.结果表明:在相同控制含水率和循环幅度下,膨胀土试件的损伤变量随循环次数的增加呈非线性增长;在同一控制含水率和循环次数条件下,损伤变量随循环幅度增大呈递增趋势,同时,损伤变量随循环次数的增加趋于稳定;膨胀土黏聚力和损伤变量具有良好的线性衰减关系.建立的抗剪强度衰减函数可用来预估干湿循环条件下膨胀土的抗剪强度.
针对碎石桩复合地基固结研究的不足,通过引入土体压缩系数的e-lgσ'和渗透系数的e-lgk半对数模型,综合考虑碎石桩的固结压缩变形和桩身的井阻作用、扰动作用以及应力集中效应,建立出碎石桩复合地基非线性固结微分方程组,推导得到了非线性固结解析解.同时,针对各类因素对碎石桩复合地基平均固结度的影响进行了分析,结果表明:随着Cc/Ck的增大,碎石桩复合地基的固结速率减慢,但变化幅度不大.当Cc/Ck <1时,固结速率随均布荷载的增大而加快;当Cc/Ck >1时,固结速率随着均布荷载的增大而减慢;此外,桩、土压缩模量比的减小和土、桩渗透系数比的增大,均会降低碎石桩复合地基的固结速率,扰动区渗透系数的减小会显著减慢固结速率.通过工程实例和已有解析方法的对比分析,表明本文方法具有较好的合理性与可行性,且当碎石桩的渗透系数较小(即碎石级配较好)时,本文方法更适宜.
通过有限元分析模拟厚度为50 mm的超高性能混凝土层(UHPC)的轻型组合桥梁结构在日照作用下的温度场,得出轻型组合梁桥面板的温度沿截面竖向呈线性分布.且当UHPC厚度为50 mm时,不考虑铺装层时温差峰值为7.62 ℃,而考虑铺装层时温差峰值增加到8.55 ℃,这与我国现行桥梁规范的规定不一致,故应在轻型组合梁桥面板的温度梯度分析中计入铺装层的影响.通过对一特大跨径悬索桥的整体计算,其结果表明,由日照温差引起的UHPC最大拉应力值为2.4 MPa,由汽车活载产生的UHPC最大拉应力值为5.0 MPa,对比发现轻型组合梁桥面板的温度梯度效应是不可忽略的.
针对目前桥梁静载试验评定中校验系数多年来取值粗略而无法适应目前桥梁建设趋势的问题,以提高计算精确度与评价准确度为目标,结合工程实践的特点及建模计算中的误差因素.首先分析了桥梁计算模型与实际结构偏差产生的原因,提出了校验系数影响因子的概念.然后建立了理论校验系数的推算方法,总结了不同参数桥梁的校验系数取值范围变化规律,研究了桥梁静载试验评定时的误判概率计算方法.最终提出了包含理论值修正计算、校验系数范围优化分析、误判概率评估算法的桥梁静载试验优化评定实用方法.经算例表明,优化后的评定方法可较大程度地提高桥梁静载试验评定结果的准确性,明显降低桥梁检评时的误判概率,适合广大桥梁检测工作者推广应用.
为了掌握复杂岩溶地质条件下超大直径嵌岩桩的受力特性和设计要素变化规律,重点研究了嵌岩摩擦桩的荷载传递、桩侧摩阻力的传力机理、摩阻力的计算方法及其与设计要素的关系、摩阻力充分发挥的影响要素等.建立全桥有限元模型进行总体分析,采用群桩基础实体有限元模型进行局部分析对比,并引入影响要素定量参数化的承载力计算修正公式.研究结果表明,对于溶蚀孔洞较为发育的岩石地质区,当结构竖向荷载较大时可采用大直径嵌岩桩的基础型式,设计时应综合考虑岩石特性孔、壁粗糙度等外部因素和桩身强度、桩基半径等设计要素,通过计算分析比较确定合理的桩基规模,并根据外部影响因素对桩基承载力进行修正计算.
以吉茶高速公路矮寨大桥为工程背景,介绍了桥梁健康监测系统在悬索桥吊索状态监测中的应用.通过对索力长期监测数据的统计分析发现, 桥梁上下游对称位置吊索的测量数据存在一定偏差,但考虑全桥索力总和之后,上、下游吊索索力能保持平衡,这也验证了监测系统的有效性和精度.在此基础之上,采用基于S-N曲线的疲劳寿命评估方法对吊索疲劳寿命进行了预测.利用MATLAB程序结合雨流计数法统计计算了吊索等效应力幅,并对疲劳寿命可靠度进行了评估,认为被测吊索在大桥正常运营期间具有足够的疲劳可靠性.
为了简便地进行增大截面加固桥梁受弯构件的正截面承载力计算,对比分析现行有关设计规范的规定,结合专家教授在运用这些规范时提出的修改意见,分析研究增大截面加固受弯构件的5种不同破坏形态,认为不可能出现B级适筋梁破坏形态,即旧受拉钢筋屈服而新增受拉钢筋未屈服的破坏状态.根据破坏形态研究的结论得到了增大截面加固梁的正截面承载力计算公式,该计算公式可适用于同时在构件截面受拉区及受压区增厚混凝土的通用情况,并经过工程实例进行验证对比.该计算方法简便并相对安全,已被即将颁布的《城市桥梁结构加固技术规程》采用.
采用有限元分析和动力测试的方法,以矮寨大桥为对象,研究了中央扣对其模态特性的影响.有限元分析结果表明:中央扣能够显著提高桥梁的纵飘频率;中央扣对反对称侧弯频率的影响比正对称大;刚性中央扣对主缆正对称振型频率提升很大,而柔性中央扣对此几乎没有影响.矮寨大桥气弹模型动力测试研究发现:反对称侧弯频率随中央扣刚度的增大而增加;中央扣对竖向振动的模态频率影响较小;中央扣能够提高悬索桥的整体刚度,相应频率均有不同程度的提高,其中以反对称扭转和纵向振动频率提升最为显著.
以一座上部布置钢筋混凝土框架结构的三跨预应力混凝土连续刚构景观廊桥为例,采用基于传统可靠度理论的方法对结构的地震易损性进行研究.通过建立结构的空间有限元模型,考虑了上部建筑结构对桥梁结构的影响,对其进行了非线性动力时程分析;在基于位移破坏准则的基础上定义桥墩、支座的损伤指标,同时考虑地面运动和结构材料的不确定性,以地面峰值加速度作为自变量,分别形成了桥墩、支座的易损性曲线;最后运用一阶界限法分别计算考虑建筑结构和不考虑建筑结构桥梁系统易损性曲线的上下界,分析了上部建筑结构对桥梁系统易损性的影响,对全桥的抗震性能进行分析评估.结果表明:上部建筑结构对桥梁系统的地震易损性影响显著,使桥梁发生严重破坏和完全破坏的概率明显增大.
针对公路隧道火灾的早期探测问题,提出了一种基于多特征融合的视频火灾火焰识别方法.利用帧间差分法提取运动目标,根据RGB和HSI空间的火焰颜色统计模型分割疑似区域,用疑似区域的圆形度、矩形度、尖角数、尖角数的变化率和面积的变化率特征值构成特征向量,作为支持向量机的输入向量,采用人工蜂群算法对支持向量机的模型参数进行优化选取.利用公用视频和拍摄视频对训练得到的支持向量机分类器进行测试,试验结果表明,该方法能够实现在隧道场景及多种干扰条件下的早期火灾火焰识别.
为了探讨近距离双孔并行盾构隧道地层位移场分布规律,以随机介质理论和隧道断面的非均匀收敛模式为基础,推导了双孔隧道地层位移的理论计算公式,采用提出的方法探讨了双孔隧道在不同位置的关系及埋深条件下的地层位移分布规律,并结合实际工程验证了理论方法的有效性.研究表明:隧道上方地层内部位移以竖向沉降为主,不同深度处的地层位移大小、影响范围以及分布形式并不相同;与浅部地层位移相比,深部地层位移更大,但位移影响范围更小,且地层沉降槽的双峰特征更加明显;倾斜对齐的双孔隧道的周围地层水平位移分布呈现非对称性,土体发生不同方向的水平剪切变形并会对该区域内的地下结构造成附加剪切作用.
Prigogine-Herman交通流中观模型的超车概率公式仅是密度的函数,是线性的,没有考虑超车需求.利用期望速度对超车概率公式进行改进,提出了新的非线性超车概率公式,并建立了相应的交通流中观模型.改进的模型能够同时考虑车流密度和超车需求,更加真实地反映交通流运行.利用新模型对车流从高密度区向低密度区的扩散过程进行了模拟,分析了线性超车概率公式和Greenshields抛物线型超车概率公式的区别. 结果表明:采用线性超车概率公式时速度分布演化较快,且全部集中在3个速度类;采用Greenshields抛物线型超车概率公式可以反映速度分布演化的过程,且速度分布收敛为6个速度类,更加符合实际.
在考虑公交乘客出行行为的基础上,分4阶段进行公交网络优化.首先针对城市交通拥堵的现状采用绕行策略对公交线路进行优化.然后进行直达率计算,确定优化网络.以换乘最少为目标,用space P方法对公交网络进行建模分析, 通过构建网络邻接矩阵,利用Floyd算法得到每两个站点间的最小乘车次数矩阵,利用广度优先算法搜索换乘最少的公交路径.最后以出行时间最短为目标,对同一OD对间的所有公交线路进行优化.算例证明: 该方法可以合理、高效地实现区域范围内的公交网络优化.
在借鉴我国众多城市轨道线网综合评价指标的基础上,从运营效果、网络结构、社会效益、战略发展和可实施性5个方面建立了轨道交通线网综合评价指标体系.以备选方案为论域集,以各方案指标属性值构建了线网方案评价初始决策矩阵,采用[0,1]线性变换将其进行归一化处理,形成了标准化决策矩阵.充分考虑专家经验、决策者偏好以及数据本身蕴含的信息,采用AHP法与熵权法确定了指标的综合权重,构建了加权标准化决策矩阵.运用运筹学中的TOPSIS法确定了线网正负理想方案,通过计算各方案与正负理想方案的贴近度对比了线网方案的优劣.运用该方法对西安轨道交通线网4个预选规划方案进行了评价,推出了最优方案.结果表明: 该方法计算简单,决策科学,具有较好的应用前景.
为提高元胞传输模型的适用范围和城市快速路不规则几何形状交通流的传播规律,根据模型元胞间交通流守恒的基本原理,提出了改进型元胞传输模型.通过引入元胞长度和元胞交通流密度两个参数,克服了原元胞传输模型需要所有元胞统一长度的局限性.同时,迟滞环反映了自由流和拥挤流之间的转换关系,是典型的交通现象之一.结合传统的基本图方法和三相交通流理论,构建了考虑迟滞现象的改进型元胞传输模型.仿真结果表明:考虑迟滞现象的改进模型反向波速误差小于3%,满足城市快速路交通流传播规律的要求.
基于系统动力学方法,融合环境因素,构建以机动车发展政策为调控因子的城市交通可持续发展系统动力学模型,并进行了实证研究.研究结果表明:政策干预对机动车保有量、GDP、总人口及NO2污染指数起有重要作用.对机动车的严格限制政策可有效减缓交通拥堵水平,降低车辆出行百分比,减小车辆出行量,敦促公众出行放弃私家车而选择公共交通,是当前改善公共交通服务质量较为适宜的方法.为减少城市交通发展对环境的负面影响,不仅要采取车辆保有量限制政策,还应采取重点研发及推广交通节能减排新技术等有效措施降低单车能耗与排污量.
为了分析在我国目前的政策、技术等环境水平下甩挂运输系统的安全水平,在分析其发展风险因素的基础上,将甩挂运输系统划分为子系统.建立了各子系统与系统安全水平之间的因果关系模型,并分析了因果反馈环.绘制了系统动力学流图,并进行了仿真分析.结果表明:甩挂运输系统安全水平2013年为81.673 7,2015年为89.461 3,等级为良.这说明随着运输组织调度能力、安全技术水平的提高和政策环境的改善,系统安全水平偏低但会不断提高,在发展初期需要加强安全管理.通过子系统的灵敏性分析发现: 甩挂运输政策环境和甩挂车辆安全技术水平是对系统安全水平影响较大的因素,因此应尽快完善相关政策法规,并提高对甩挂车辆的安全投入,以促进甩挂运输的安全、快速发展.
针对客车侧翻碰撞过程中其动态数据获取难、不够稳定等问题,以某6756型客车为对象,建立了客车整车有限元模型和侧翻碰撞数值模拟环境.在LS-DYNA环境下,依据ECE R66法规,进行了客车整车右侧翻碰撞过程动态数值仿真分析.分别对侧翻碰撞过程中系统能量耗散、主要结构吸能效果和上部结构变形规律进行了分析.将仿真计算结果与实车试验结果对比,验证了客车整车侧翻碰撞有限元分析评估的有效性.研究结果表明:该客车右侧围、顶盖和左侧围吸收的能量分别占车辆总吸收能量的40%,30%,15%;同一窗立柱变形量从上至下依次减小,不同窗立柱同一距地高度变形量从前至后依次减小.
