结合南宁外环高速修建,在完成典型南宁膨胀土性质试验后,借助FLAC3D土工格栅结构单元建立边坡模型;根据物体温度变化产生的热效应与膨胀土吸湿后的体胀效应的相似性,运用FLAC3D的热-力耦合模块分析坡体干湿循环显著影响区内的筋、土相互作用,获得反包加筋体内部的应力、变形及广义塑性应变发展规律;对比开挖边坡体内土中应力、应变及其稳定性,依据加筋膨胀土体内的筋材受力、变形特点,分析并论证了柔性支护处治膨胀土堑坡的"框箍"工作机理。
为了研究水性环氧树脂对乳化沥青的适用条件及其改性特征,对不同水性环氧树脂掺量的改性乳化沥青进行了稳定性和黏度测试,并对其进行路用性能测试,综合考虑不同性能指标以及水性环氧树脂改性乳化沥青黏度增长特征等因素,确定了水性环氧树脂用量及改性乳化沥青产品的储存适用期。同时,利用图像分析软件对水性环氧树脂改性乳化沥青的黏附性进行了量化研究,试验及分析结果表明,水性环氧树脂对提高乳化沥青的黏附性具有良好效果,水性环氧树脂的组分配比对黏附性具有一定影响。
以SBS改性沥青400倍荧光显微图像为研究对象,借助MATLAB图像处理功能,提出一种SBS改性剂在SBS改性沥青中所占面积比的计算方法。按照新方法确定了SBS剂量为3%, 4%,5%的SBS面积比,并在二维荧光显微图片中通过改性前后SBS改性剂与基质沥青质量、密度、体积的换算得到SBS改性剂膨胀的倍数,分析了SBS面积比与SBS掺量、针入度、软化点、延度的关系。结果表明:该方法可以在30 min内完成SBS面积比的计算;SBS改性剂在3%,4%,5%质量比掺量下的SBS面积比分别为23.25%,37.22%,44.33%,改性后SBS改性剂分别膨胀了6.13,6.68,6.12倍;在SBS质量比3%~5%范围内,SBS掺量越多,SBS面积比就越大;随着SBS面积比的增大,软化点、延度随之增大,针入度随之递减;荧光显微图片中SBS面积比较大的SBS改性沥青具有较高的改性性能。
通过三点弯曲疲劳试验测试得到了应力水平为0.4,0.5,0.6时90 d龄期普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土弯曲疲劳寿命,通过压汞试验试得到了同龄期混凝土的微观孔结构特征参数及孔径分布,分析了钢纤维和聚合物乳液对混凝土疲劳性能的影响规律及作用机理。分析结果表明,循环荷载作用下普通混凝土和钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命符合两参数威布尔分布,相同应力水平下钢纤维聚合物混凝土的疲劳寿命远高于普通混凝土,并建立了失效概率为0.5时混凝土的双对数疲劳方程。弯曲疲劳荷载作用下钢纤维对混凝土疲劳性能改善的机理在于纤维拔出过程中能量耗散,纤维细化了混凝土特征孔隙尺寸,使有害孔隙减少、无害孔隙增加;聚合物乳液对混凝土疲劳性能改善的机理在于增强了钢纤维-水泥石界面黏结性能。
为了研究土工布作为隔离层时混凝土板与基层间的层间接触状态,设计了室内顶推试验,并对比乳化沥青隔离层的摩阻力-位移曲线和直接浇注的顶推试验结果,得知土工布作为隔离层时能减小混凝土板与基层间的层间黏结,使混凝土板与基层之间处于非黏结状态,这样可以有效减小层间摩阻力,降低温度应力。同时为了研究土工布作为隔离层时水泥混凝土路面的实际排水效果,设计了模拟排水试验,并对比沥青隔离层的试验排水效果,得知土工布作为隔离层能有效排除基层上的水分,并且水量越大,排水效果越良好,但需要对基层做一些防水措施,以防垂直渗流对基层的破坏。
为进一步了解成型方法对级配碎石性能的影响,本文通过目前两种比较常用的成型方法——击实成型和振动成型两种成型方法的级配碎石,对其做进一步分析研究。首先采用变K法对级配碎石进行级配设计,采用击实成型和振动成型方法分别成型级配碎石试件,然后分别测两种成型方法下的级配碎石试件的最大干密度、最佳含水量以及CBR值等参数,并对比分析测得的两种成型方法的级配碎石参数。分析研究试验数据得知:击实成型对级配碎石原有级配扰动比较大,尤其是对13.2~1.18 mm这几档的级配影响;振动成型对级配碎石原有级配扰动较小,基本保持了级配碎石的原有级配;相同级配条件下,振动成型的CBR值要远高于击实成型的CBR值,振动成型的CBR值是击实成型的CBR值的2倍;并非越密实的级配碎石其CBR值越大。
为研究西北盐渍土地区机场道面基层抗硫酸盐侵蚀性能,进行了硫酸盐侵蚀水泥稳定砂砾石和土的盐胀试验。结果表明:随着硫酸盐含量的增加,以0.3%为界,水泥稳定砂砾石无侧限抗压强度值先增大后减小,土体盐冻胀力与土干密度成正比;随着硫酸钠含量增加,土体盐冻胀力以硫酸钠含量1%为界,先增长缓慢,后增长迅速;随着含水量增大,盐冻胀力在最优含水量时达到最大。可通过限制土基中的硫酸盐通过毛细作用上升到道面板底部、控制垫层和基层中盐含量等措施来防止硫酸盐侵蚀道面,不建议采取提高水泥混凝土本身抗硫酸盐侵蚀能力的方法。
作为路基填料的红黏土,掺入天然砂砾改良后其力学指标会发生相应的变化。为了探究这种变化趋势,在红黏土中掺入10%, 20%, 30%, 40%, 50%的天然砂砾,分别进行CBR值、回弹模量值、无侧限抗压强度值、抗剪强度指标试验。试验结果表明,掺砂能显著改善红黏土的水理特性和力学性能;随着掺砂比例的增加,CBR值、回弹模量值均增大;无侧限抗压强度值随着掺砂量的增加,先逐渐增大后逐渐减小,当掺砂量达到30%时,无侧限抗压强度达到最大;黏聚力随着掺砂比例的增加而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增加而增大,抗剪强度随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到30%时,抗剪强度达到最大值。在此基础上,对各力学指标与掺砂量之间的关系进行了曲线拟合,建立起了数学模型。最后,在红黏土中掺入5%,15%,25%,35%,45%的天然砂砾,补充各力学指标试验,将试验值与理论计算值进行比较。结果表明,力学指标模型计算值与试验实测值吻合较好,相对误差大多控制在5%以内,建立的数学模型具有较好的适应性。
针对在役石拱桥技术状况评定的问题,提出将层次分析法应用于石拱桥的评定,并在石拱桥的构件评定和部件权重计算等2个方面进行了改进。对于桥梁构件的评定,该方法建立了基于权重的新的病害扣分叠加公式,并在构件评定过程中考虑恶化系数。对于桥梁部件的权重计算,该方法在收集桥梁的基本状况信息基础上,建立了递阶层次评估结构模型,构造了各层的判断矩阵,计算单一元素相对权重,并对判断矩阵进行了一致性检验,研究中还考虑了多个专家的差异性与相似性,确保得到较为准确的权重。以一座石拱桥作为算例,分别用3种方法进行了详细的研究,结果验证了基于层次分析的技术状况评定方法的可行性和科学性。
通过建立六塔斜拉桥的有限元分析模型并考虑温度改变引起的不同支座位移的各种工况,对多塔斜拉桥结构地震响应影响进行温度敏感性分析。研究表明,拉索减震支座能够在小幅度提高墩底剪力的前提下有效减小地震作用下墩、梁之间的相对位移。年温差作用引起的支座位移会导致多塔斜拉桥各桥墩的抗震需求差异明显,出现部分桥墩内力过大,而其他桥墩的抗震能力未能得到充分利用的情况。随着年温差的增大,各桥墩上的地震剪力分配越不均衡,部分桥墩受力不利的情形亦更加严重。
以某高速公路RC连续梁桥为对象,建立可考虑桥墩非线性力学行为的全桥有限元数值模型,挑选典型近断层和远场强震记录,采用非线性时程积分方法并自编程序提取关键指标,对比分析了两类地震下频谱、峰值加速度(PGA)、持时等要素对滞回耗能、结构损伤的量值及其分布的影响规律。研究表明,地震动频谱特性对于结构地震响应有显著影响,PGV/PGA越大,会导致滞回耗能和损伤的显著增加;在同样的PGA和持时水平下,近场地震下桥墩各部位的滞回耗能及损伤均明显大于远场,且损伤沿桥墩出现的高度更大;在靠近墩底的一定范围内,近场地震下的滞回耗能和损伤所占比例小于远场,而在该区域以上则大于远场,表明近场地震下桥墩滞回耗能和损伤沿墩高的分布更加均匀。对比发现,近场地震对桥梁结构提出了更高的耗能和变形需求,且向桥墩上部延伸更加明显,对桥梁抗震设计提出了更高的要求。
根据结构可靠度理论,深入研究了公路超重运输车辆对钢筋混凝土受弯构件安全性的影响规律。首先,以恒载和汽车荷载作为安全性分析的最基本荷载组合,通过引入汽车活载影响系数,构造考虑不同汽车超重水平因素的结构功能函数,提出了基于一次二阶矩法的超载桥梁安全性分析数学模型。进而,以85桥梁规范和04桥梁规范钢筋混凝土受弯构件承载能力极限状态设计表达式为依据, 按《公路工程可靠度设计统一标准》建议的抗力与荷载效应统计参数,详细计算了不同活载影响系数对钢筋混凝土受弯构件可靠指标的影响规律。计算结果表明,超重运输对钢筋混凝土受弯构件可靠指标有显著的影响,在活载影响系数取值一定的情况下,设计采用的汽车荷载效应与恒载效应所占比值越大,超载对桥梁结构安全性的影响越明显。
以某座运营多年的斜拉桥调索施工为例,基于无应力状态控制法,结合ANSYS的优化分析功能,先后识别出斜拉桥运营期调索基准状态的斜拉索无应力长度、刚度参数和目标状态的斜拉索无应力长度,基准状态与目标状态斜拉索无应力长度之差即为相应张拉拔出量,而利用ANSYS后处理器先后提取的基准状态与目标状态的计算索力之差即为斜拉桥运营期调索的施工索力调整量。通过调索施工控制实践,验证了该方法计算结果精确,能有效控制斜拉桥运营期调索施工过程的内力与线形,确保预期合理目标状态得以实现。
根据8个单剪试件的试验研究结果,采用有限元通用软件ABAQUS进行了数值模拟,通过分析试件的破坏模式、FRP板应变分布规律和极限承载力的变化情况,考察了胶层厚度对CFRP-混凝土界面黏结强度的影响。研究结果表明:胶层厚度对CFRP-混凝土界面的黏结性能有显著影响,黏结强度随胶层厚度增加而提高,增加到3 mm时达到最大;超过3 mm时,强度等级低的混凝土界面黏结强度随着胶层厚度的增加而减小,而强度等级高的混凝土界面黏结强度随着胶层厚度的增加而继续增大,但增加幅度减小。
通过对发明的"复合锚杆隔离桩"技术在北京地铁国贸桥站建设过程中首次应用的全过程进行了系统的回顾与总结,从理论和实践两方面对该项技术进行了探讨。研究表明:(1)复合锚杆桩在垂直方向上又不受力,其连成一片则发挥了隔离墙的作用;(2)锚杆桩体与注浆加固后的桩周土结合成一体,保证了原桥桩摩阻力不受损失,提高了隧道开挖体的稳定性;(3)高压注浆与锚杆安装工艺的结合,使桩侧及桩端阻力、土层承载力及变形模量等得到了提高,形成的隔离桩墙具有较高的侧向承载能力。
试验研究了体积含量分别为30%和40%的EPS混凝土受压状态下应力-应变关系。对含30%和40% EPS混凝土缓冲层隧道结构的抗爆性能进行分析,结果表明:含缓冲层隧道结构的顶部压强峰值明显低于不含缓冲层隧道结构的顶部压强峰值,并且随缓冲层厚度的增加,隧道顶部压强峰值减小,但压强峰值减小的速率随缓冲层厚度的增加而减小;40%含量的EPS混凝土缓冲性能明显优于30%含量的EPS混凝土缓冲性能;定义了压强衰减指数DF,建立了压强衰减指数DF与缓冲层厚度D2及相对位移y1之间的关系。
以成都至兰州铁路某隧道洞口落石防护工程为背景,提出采用聚苯乙烯泡沫(EPS)轻质混合土代替砂垫层作为明洞回填材料。为研究EPS轻质土的耗能减振效果,采用动力有限元方法对落石冲击过程进行数值模拟。结果表明:与传统的砂垫层相比,EPS轻质土能够有效减少明洞上方填土压力,显著降低落石冲击力和衬砌动应力; 采用较小的垫层厚度即可取得很好的消能效果,是一种优良的落石防护垫层材料。
为利用可变车道增加交通高峰和紧急疏散时道路的通行能力,提出了动态车道反转的技术框架,以实现车道方向快速反转以适应动态交通流变化。建立了动态可变车道交通通行能力分析模型,分析了路段、交叉口和路网的通行能力。提出了整数线性规划和双层规划模型,以最大限度地通过可变车道提高路网的通行能力。结果表明:采用整数线性规划模型和主动式的可变车道管理策略,将使路网通行效率提高72%;采用双层规划模型模拟道路网络更能反映实际的交通运行状态。
针对城市交通干线协调控制无法适应交通流的随机性和不确定性、无法有效调节双向交通流的不均衡性等不足的现状,在分析城市干线系统控制方式的基础上, 建立了以干线双向绿波到达交叉口的时刻差值最小为目标的交通干线信号动态优化控制模型,并采用遗传算法对模型进行求解。相关的案例分析显示,相对于传统的MAXBAND模型,所提出的控制模型实际有效绿波带宽增加18.4%,主干方向车辆平均延误减少16.85%,可以有效提高城市交通干线控制的效率。
为了提高相邻交叉口信号控制系统协调控制的通行效用,根据周期时长、相位绿信比、相位差、协调相位延误、消散量特征和各入口方向车辆的流量特征,建立了相邻信号交叉口控制系统配时参数的双目标动态优化模型。通过分层序列法,对双目标动态优化模型进行了求解。结果表明:动态信号控制使协调相位直行车道的效用显著提高,当相邻交叉口间的路段长度分别为200, 350, 550 m时,动态信号双向协调相位控制直行车道的效用比固定信号的控制效用分别提高了14.47%, 11.01%, 7.91%; 在相邻交叉口间的路段长度较短时,交叉口动态信号控制比固定信号控制的通行能力提高了约2.85%。
为解决公交系统对路网交通流造成的延误积累问题。分析了公交站点对路段和路网交通流的影响因素和方式,采用多目标优化方法建立了求解设站策略最优解的数学模型,并通过统计分析和遗传算法建立了模型求解算法。研究结果表明:考虑区域路网公交站点服务水平的限制,通过求解公交站点网络规划多目标优化模型确定公交站点设置策略,可有效降低路网交通流平均延误时间。
依据《城市道路工程设计规范》关于快速路功能的阐述,提出了城市快速路功能可靠度的概念,作为定量评价快速路功能实现程度的概率测度指标。结合行车速度和车头时距变异系数,构建了快速路功能可靠度的计算方法,并探讨了其与服务水平指标相比,对于评价道路实际使用功能与规划设计功能之间吻合程度方面的异同点。最后以郑州市3处快速路路段为例,基于视频采集实地数据资料,论证了行车速度和车头时距变异系数之间的独立性。结果表明:功能可靠度的计算结果与服务水平分析结果相吻合,并可对服务水平分析结果进行补充,验证了所提方法的可行性与适用性; 与服务水平比较,功能可靠度量化了道路功能的完成程度,且无需给出明确的分界点,更有助于管理者做出判断与决策。
为研究车辆驱动桥对整车可靠性和工作性能的影响,设计了一种基于二次调节技术的车辆驱动桥模拟加载试验台。试验台采用四套二次元件并联于同一恒压网络,形成液压封闭式系统,最大加载功率为350 kW,加载的液压能直接回馈恒压网络,实现能量回收再利用;模拟加载系统的驱动单元和加载单元对称布置,最多可进行四轴加载;试验台测控系统采用计算机自动控制,控制手段可靠。该试验台具有模拟车辆发动机不同工况点和车辆变速箱不同工作档位的功能,对试验台在不同档位下工作稳定性及功率回收率特性进行了试验研究,试验结果表明:该能量回收加载系统具有良好的静、动态特性和转速、转矩调节功能,控制精度高,在高负载时功率回收率可达60%以上。
为借助项目后评价更好地推广景观公路的示范指导效应,文章通过深入研究景观公路和谐性理念,建立了以公路路域和谐性、人路和谐性、公路外部环境和谐性为核心评价指标的景观公路和谐性评价体系,采用基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法,对河北典型示范景观公路进行后评价,进一步验证了基于区间逼近的景观公路和谐性评价方法的实用性。
随着我国基础设施建设进程的加快,积极利用外资和社会资金,多元化融资已成为基础设施建设的主要特征。BOT作为PPP融资模式之一,已逐步成为基础设施融资的重要模式。首先针对BOT工程项目存在的财务风险进行了分析。其次探讨了这些风险的控制对策,包括筹资风险控制、投资风险控制、资金回收风险控制、成本超支风险控制。最后提出了控制这些风险的保障措施,包括提高风险意识、建立防范系统、加强资金管理、推行全面管理。
对汽车再制造逆向物流网络进行选址规划研究。通过分析汽车再制造逆向物流网络中回收中心、拆解中心、再制造中心和配送中心之间的关系,建立了以成本最低为目标的汽车再制造逆向物流网络选址规划模型,然后应用遗传算法对其进行求解优化。最后针对湖南省内废旧汽车的回收需求,经过相关专家对候选回收中心、候选拆解中心和再制造中心进行初步选址,对本文建立的模型可行性进行检验,验证了该模型的可行性和有效性。
