针对路用集料非线性特征,采用集料粒径分布范围的体积分形维数、粗集料粒径分布范围的体积分形维数和细集料粒径分布范围的体积分形维数作为描述集料级配分布特征的指标。在此基础上,得出级配分形理论计算式,评价其与混合料性能的相关关系。研究结果表明:2.36 mm档细集料对泡沫沥青冷再生基层混合料物理力学性能有较大的影响;对于连续级配和间断级配,其集料粒径分布的体积分形维数分别表现为一重分形分布和二重分形分布;体积分形维数指标作为评价泡沫沥青冷再生基层集料粒径的分布特征具有很好的适用性;通过建立分维度与冷再生基层混合料物理力学及耐久性指标的回归模型,发现两者存在较好的相关性;集料的体积分形维数是一个富含信息的重要参数,分形特性是集料级配的本质属性。
研究运用原子力显微镜技术探讨了基质沥青与改性沥青短期老化前后的纳米尺度形貌与相微观结构的变化。同时,利用红外光谱对这样的微观变化引起的化学官能团的变化进行研究讨论。研究结果表明:基质沥青老化前,沥青表面相对平坦,老化后表面形貌出现蜂状结构,变得粗糙;改性沥青老化前已经出现较多蜂状结构,老化使蜂状结构变小;改性沥青老化前后相的变化较基质沥青更为明显,改性沥青老化后丁二烯基减少14.9%,SBS分解。基质沥青老化后羰基与亚砜基分别增加242.0%,28.4%,改性沥青老化后羰基与亚砜基分别增加37.7%,48.0%。
为了研究HMA单轴贯入试验中压头尺寸对试验结果的影响,选取AC-16和SMA-16两种级配的沥青混合料,运用离散单元法建立了这两种级配沥青混合料的马歇尔试件模型,在离散元软件环境下对沥青混合料的单轴贯入试验进行数值模拟,并模拟了沥青混合料的抗剪性能。通过数值计算,得到了在不同压头尺寸和有无侧限情况下沥青混合料单轴贯入破坏强度、试件破坏时的轴向位移(应变)以及破坏时的劲度模量。结果表明:在单轴贯入试验中,压头尺寸和有无侧限对沥青混合料的单轴贯入试验性能有较大影响;压头直径40~50 mm为单轴贯入剪切破坏与单轴压缩破坏的分界点,建议单轴贯入试验的压头最佳尺寸为(30±2)mm,结果与工程实际情况相吻合。
以国内现行的马歇尔击实、静压、振动、轮碾、旋转压实5种成型方式为载体,基于工业CT的无损检测技术和VG软件的三维重构功能,对不同成型方式冷再生混合料内部的空级配、空隙等效直径、最可几孔径、空隙形状特征、粗颗粒的颗粒取向以及集料的破损状况等开展了系统研究,并分析给出最可几孔径、集料颗粒取向的数学模型表征,建立了不同成型方式再生混合料细微观分布特征与力学性能之间的回归关系。研究结果表明:不同成型方式冷再生混合料空级配、最可几孔径之间的差异较为明显,泡沫沥青冷再生混合料空隙体积与表面积符合lgV=K·lgS+B双对数线性拟合,将泡沫沥青冷再生混合料细微观空隙结构等效为球体只是一种理想状态;不同成型方式泡沫沥青冷再生混合料粗集料取向角基本符合洛伦兹分布,成型方式对再生混合料颗粒取向有显著影响,旋转压实、振动两种成型方式与路面芯样粗集料颗粒取向角最接近,而轮碾成型与实际路面碾压条件相差最大。
运用改进的立方体覆盖法计算路表微观构造三维分形维数。利用该方法计算了4种路面常用石料的沥青混合料试件的三维分形维数,并与摆式摩擦仪测量结果进行对比分析,结果表明:分形维数D越大,微观构造越丰富;分形维数D和摩擦系数值F是相互对应的,分形维数D越大,对应的摩擦系数F也越大,其抗滑性能越好。
为研究毛细水的上升规律及控制技术,取豫东黄泛区粉砂土,针对压实度94%,96%,98%的土样,进行了数值模拟和室内试验,拟合得到了毛细水上升与时间的关系式。结果表明,随时间的延长毛细水上升高度逐渐稳定,第10天时上升高度达130 cm左右,最终上升高度可达285 cm;毛细水上升速度与压实度呈反比,压实度98%时毛细水上升高度和速度均最小;级配碎石、水泥稳定土、纤维水泥稳定土能有效阻隔毛细水上升。因此,适当提高路基压实度和增加毛细水阻隔层可以有效控制毛细水上升,改善路基的水稳定性能。
为提高新疆风区公路,特别是高速公路的行车稳定性和安全性,研究基于不同防风构造物的现场观测结果,对其防风效果进行了比较,推荐了防风效果较优的结构形式。在此基础之上,对防风效果优良并在实际工程中使用最为广泛的开口板式防风栅进行了深入的分析;利用计算流体模拟软件对防风栅的设置和风速的影响进行了分析,对3种典型车辆(小轿车、大客车和大货车)在不同组合条件下的风场中受力状态和稳定性进行分析和比较,提出了挡风墙的最佳设置方案,并推荐了临界设计风速,对风害防控设计提出了参考意见。
为研究太阳辐射作用下混凝土箱梁温度场的三维分布,基于ASHRAE晴空模型,运用ANSYS软件模拟了太阳辐射作用下某混凝土箱梁的温度场,并分析了风速、大气清洁度、桥梁方位及纬度等参数对混凝土箱梁温度场的影响。研究结果表明:混凝土箱梁的温度计算值与实测数据符合较好,偏差在3℃以内,说明ASHRAE晴空模型能有效地应用于混凝土箱梁的温度场分析;混凝土箱梁的温度梯度在竖向主要集中在梗腋区域,横向集中在底板靠近腹板的区域;当腹板受到太阳直射时,底板端部区域的横向温差较大,因此在设计验算时,对翼缘悬臂相对较短的混凝土箱梁,建议考虑底板横向温差对结构的影响;风速、大气清洁度对混凝土箱梁竖向温差影响较大,而桥梁方位和纬度的影响相对较小。
大量经验表明高速铁路预应力混凝土桥在地震下的破坏主要体现在桥墩和支座位置。为了得到该种桥型地震下的易损性曲线,利用典型高速铁路连续梁桥为计算实例,采用IDA方法(增量动力分析法),通过有限元软件OpenSees建立了地震易损性分析模型。根据场地类型,选取20条地震波进行非线性时程分析,通过调幅得到200个计算工况。定义4种破坏极限状态,并通过回归分析建立不同破坏极限状态地震需求和地震动强度指标关系。基于对数正态分布假设绘制各个破坏状态对应的易损性曲线,并通过一阶可靠度理论得到整体易损性曲线。
选取琼州海峡跨海大桥桥址处观测的36组台风最大10 min平均风速和最大小时降雨量以及澄迈气象站30年来的年最大10 min平均风速和日最大降雨量为样本,确定了风速、雨量的极值Ⅰ型边缘概率分布。采用Copula函数建立了风速、雨量联合分布模型,通过拟合优度比较,得到了桥址处与气象站处的风雨联合分布模型的最优连接函数分别为Gumbel Copula函数和Clayton Copula函数。根据风雨联合分布模型,对琼州海峡大桥风雨极值重现期进行了分析。结果显示,观测塔处极值风速比澄迈气象站处大72%~95%,表明建立桥址观测系统是十分必要的;边缘分布重现期计算出的风速、雨量值小于联合分布重现期的计算值,随重现期的增大,二者差值有减小的趋势。
基于贝叶斯更新理论,提出了考虑车载历史的既有桥梁可靠度更新方法。该方法考虑了结构承载力的衰减和荷载随机过程的不确定性,并给出了显式公式。本文对一座既有桥梁进行可靠度分析,并通过与Monte Carlo模拟结果对比,证实了本文方法的准确性。随后利用本文提出的方法,分析了桥梁可靠度的更新对车载历史和承载力衰减过程的敏感性。结果表明,车载大小和承载力衰减程度对可靠度的更新效果有显著影响。当车载历史中包含超载现象或桥梁承载力明显劣化时,更新后的可靠度更能反映既有桥梁真实的可靠度水平,而不考虑车载历史则会明显低估桥梁的可靠度水平。
铰接板桥在我国有着极为广泛的应用,但铰接板桥设计、施工及使用过程中存在的病害普遍比较严重,目前也没有很好的解决办法。本文介绍了铰接板桥的特点、主要病害特征及其危害性,总结了产生这些病害的原因。并重点分析了铰接板桥的设计不足及缺陷,并对交通部旧标准及现况标准图的设计进行了分析、计算,得出了铰接板桥的破坏关键因素。在此基础上,提出了铰接板桥的加固及新建优化设计方法,对解决目前铰接板桥存在的问题有很大的参考价值。
针对引水隧洞回填灌浆衬砌背后存在的异常缺陷,以四川某水电站引水隧洞为例,选取了6组异常形态,进行地质雷达检测试验研究。测试结果表明:地质雷达法能够有效地反映回填灌浆后衬砌内的空腔、衬砌背后的空腔、回填不密实、衬砌同围岩胶结不密实等异常情况;缺陷体深度检测精度与衬砌相对介电常数有关,在准确测定衬砌相对介电常数的条件下,能够定量分析缺陷体深度,误差不超过12%,确定衬砌相对介电常数宜取多个标定点的平均值;对多条雷达剖面测线进行三维可视化处理后能有效地提高解释的直观性。将地质雷达测试结果同钻孔录像进行了验证分析。
福州某地铁站基坑开挖时地下水位较高,含水层具有承压性,隔水层为软弱地层,需要采取地下水控制措施以保证地铁基坑施工和周边环境的安全。一般的解析法计算无法满足地下水控制设计的需要,故采用数值模拟的方法就该基坑的降水工程进行分析。综合考虑隔水帷幕设计深度、封底形式、降水井深及泵量等因素设计了3个地下水控制方案。通过单孔抽水试验求取水文地质参数,结合场区的水文地质和工程地质条件,采用Visual MODFLOW软件建立三维地下水渗流数值模型,验证地下水控制方案的可靠性。通过对各比选方案进行预测分析发现,悬挂式隔水帷幕能有效控制降水引起的沉降,且封底处理的控制效果较加深帷幕深度更为明显。
为了均衡公交优先信号控制对交叉口延误的负面影响,基于延长绿灯时间、缩短红灯时间和插入优先相位策略,分别提出了3种优先策略的绿时损失均衡方法。采用延误叠加分析方法,考虑进口道车流累积疏散和停车起动过程,分析了相位绿时左端和右端时长变化产生的延误增减,构建了交叉口损失均衡下的延误计算模型。以交叉口减少人均总延误最大为目标函数,以其余相位车辆正常通行为约束条件,建立了考虑绿时损失均衡的公交优先配时优化模型,对各相位绿时均衡参数进行优化,并基于Frank-Wolfe算法,利用对角化技术设计了求解算法。结果表明:新的延误计算方法可更加准确地描述公交优先信号交叉口的延误变化;配时优化模型可有效地均衡各非优先相位的绿时损失,降低交叉口人的总延误。
针对当前公路交通安全评价方法中多以单一赋权带来评价结果的偶然性和局限性的问题,从道路线形、路面状况、安全设施和交通环境等4个方面构建了以公路安全等级评价为目标的公路安全评价二级指标体系;结合常用主、客观赋权方法特点,利用一致性检验,提出了改进的灰关联度组合赋权方法,构建了公路安全评价的优化改进模型。通过实例分析,结果表明:应用改进的灰关联度赋权方法可对构建的公路安全评价体系进行有效的公路安全评价,得到道路安全等级,同时也能确定各指标在某一特定项目评价中的权重及其对交通安全的影响程度。
我国很多道路研究和设计方法都将公路直线路段的车辆行驶轨迹假设为道路中心线,针对这一问题对西安市三环绕城公路多处路况良好的直线路段进行调查,通过对车辆运行状况拍摄和实时速度测量,借助Virtualdub和AutoCAD软件通过等比换算得到车辆的运行速度以及相应的车辆横向位置。根据车道性质、道路设施对车道进行统一分类。根据驾驶员行为特征和车辆特性提出基于车辆前轮位置的研究方法。根据数理统计分析左右侧前轮距车道两侧标线的距离,分车道、分车型研究车辆的轮迹分布规律,发现不同车道和车型的车辆行驶轨迹呈现较大的差异。利用SPSS分析软件研究运行速度和车辆行驶轨迹之间的关系,结果证明:车辆的行车轨迹和运行速度有直接的关系;车辆类型造成的行车轨迹差异明显。
为了解析无信号控制路段过街横道处的行人过街平均速度,采集了镇江市5处过街横道处的行人过街行为数据样本,得出不同人群分类的过街平均速度。基于行人的年龄、性别、过街方式、过街干扰因素对过街平均速度影响的分析结果,使用SPSS软件,以行人过街平均速度为因变量,以行人年龄、性别、过街方式、是否跑步、是否使用手机、是否负重为自变量进行了模型验证。结果表明:青年、少年、是否负重对行人过街速度影响不显著。针对影响显著变量建立了行人过街速度的线性回归模型,并标定了系数。
首先从用户的视角出发,依据评价体系的层次性、系统性、可比性与可操作性等原则,从服务区布局、设施水平和用户体验3个方面构建了评价体系的准则层,进而建立了面向用户的高速公路服务区综合评价指标体系。其次明确了各项指标的分级标准,并利用熵值法结合TOPSIS方法对高速公路服务区进行了综合评价与排序。最后选取京哈高速公路沿线上四平服务区、公主岭服务区与德惠服务区进行了案例研究。结果表明:四平服务区的综合水平良好,公主岭和德惠服务区综合水平一般,其中德惠服务区综合水平最低。
为了提高用户可靠性目标载荷谱的真实性和有效性,提出一种基于典型工况采集和速度分布构建载荷谱的方法。应用最小二乘法估计出租汽车每天行驶里程正态分布参数,进而估算用户目标总里程。基于总样本和用户典型载荷的速度分布相等建立用户典型载荷构建模型。利用GPS数据统计分析总样本和实测载荷的速度分布,计算得出用户典型载荷构建的模型参数,实现用户典型载荷的重构。根据构建的用户典型载荷数据与目标总里程,外推得到用户目标载荷谱。结果表明,基于速度分布构建的目标载荷谱更加真实有效地反映了用户的实际使用工况。
当温度、占空比变化率等工作环境发生变化时,传统的机理模型往往失配,引起了无级变速器起步离合器控制品质的下降。针对上述问题,基于台架试验数据,分别建立了基于支持向量机和径向基函数神经网络的离合器控制系统预测模型,并与传统的机理模型进行了对比分析。利用离合器支持向量机模型替代其传统的机理模型,建立了无级变速器智能预测控制系统。将冲击度作为评估起步控制品质的标准,完成了整车起步性能仿真及实车试验。结果表明:与传统控制技术相比,基于支持向量机预测控制技术的整车起步冲击度有所降低,支持向量机智能预测控制技术具有一定的优势。
对雾、霾产生原因及特点进行了分析,将高速公路地上、地下设施与除湿、过滤装置相结合,研究了高速公路雾、霾净化技术。净化方案提出了新型防护栏设计,使其兼备空气喷、吸气导管作用,地下空间设置除雾、过滤装置并与上部管道相连接。利用吸气导管吸入安全行车视距空间内的空气,通过除湿、过滤装置对道路上空雾、霾进行净化处理,将雾水及微小颗粒引入排水管线,处理后的干燥气体经过鼓风机加压后由喷气导管喷向道路上空以净化空气,以满足高速公路雾、霾天气下的能见度要求,提高道路通行能力,降低交通事故率。在新型边坡防护措施中增加了太阳能发电和储能装置,降低了造价,提高了适用性。
针对城际干线甩挂运输过程所涉及的公路牵引车调度,以整车运输和"多对多"式运输需求为基本特征,兼顾驾驶员与牵引车连续工作时间的约束,并以货运吨公里CO2排放量为目标函数,提出了城际干线运输中的牵引车调度问题。构建了LTDP问题的整数规划模型,设计了基于模拟退火的求解算法主流程,辅以可选用的、针对主流程运算结果的后处理操作,以进一步提升满意解。该算法被运用于山东省城际干线甩挂运输网络实践算例求解。运算结果表明:本文所构建的整数规划模型及其启发式求解方法是可行和有效的,干线甩挂运输模式具有良好的节能减排效果。
