考虑降雨、蒸发等大气长期风化作用导致膨胀土抗剪强度的衰减,结合室内实测膨胀土非线性强度线确定抗剪强度参数,通过数值模拟,研究不同筋土界面强度参数、加筋层间距及坡面反包与否等因素对加筋膨胀土堑坡的影响。结果表明:土工格栅可有效约束边坡水平位移,一定程度上减小土体的吸湿膨胀软化效应,使可能的滑面向坡体深部转移;筋土界面强度参数对格栅的最大轴力影响很小,但安全系数会随其增大而增大;不同加筋间距条件下,各层格栅的最大轴力沿高度的变化规律基本相同,先增加后减小,且间距越小,其最大值越小;加筋间距对膨胀土边坡稳定性影响较大,间距越小,稳定性越好;坡面反包格栅能间接提高边坡的安全系数,及其耐冲刷性和坡体的整体性。
为了研究疲劳荷载作用下混凝土剩余强度退化规律,基于强度包络理论,推导了混凝土经历任意次数疲劳加载后的剩余强度包络线方程,建立了任意次数疲劳加载后的混凝土剩余强度计算模型,并用试验进行了验证分析。研究结果表明:模型假设的疲劳破坏判据正确,选择的剩余强度包络线合理;计算结果符合混凝土剩余强度退化规律并满足边界条件,模型能有效模拟混凝土在疲劳过程中的剩余强度退化规律;因引入线性损伤函数,模型计算的混凝土剩余强度退化规律更接近线性变化,而试验趋向于非线性变化,应力水平越低这种倾向性更明显;特定疲劳次数剩余强度计算值接近试验值,平均误差只有2%。
为了研究玄武岩纤维筋(BFRP)加强的连续配筋混凝土路面(CRCP)的力学性质,在结合已有的试验研究结果的基础上,采用ABAQUS建立了有限元分析模型,系统地分析了裂缝宽度、BFRP弹性模量、配筋率和板底脱空对混凝土路面结构的受力情况和传荷能力的影响。研究表明,配BFRP筋与配普通钢筋的混凝土路面相比,裂缝间距、宽度以及横向拉应力均增大;裂缝宽度和板底脱空对路面结构的受力状态和传荷能力影响显著,裂缝宽度超过1.1 mm时,板间传荷基本靠筋材起作用,混凝土传荷能力消失;筋材的模量和配筋率对BFRP-CRCP的传荷能力和力学响应影响并不明显,通过提高筋材的模量和配筋率来增大传荷系数不经济。
从流变学的角度出发,通过测量等坍落度情况下,不同砂率的细粒式混凝土和粗粒式混凝土在搅拌过程中的相对塑性黏度和相对屈服应力,得出砂率对混凝土施工阻力和立模特性的影响。另外,分别测量等坍落度情况下不同砂率混凝土振捣拆模后的塌边高度,用于直接反映混凝土的立模特性。结果表明:在滑模施工过程中,坍落度不能较好地表征混凝土的施工阻力和立模特性;搅拌过程中随砂率的增大,混凝土的塑性黏度先减小后增大再减小,屈服应力先增大后减小;混凝土的塌边高度随着砂率的增大先增大后减小。
目前曲率方法主要应用于一维梁结构损伤位置的确定,如模态曲率和柔度曲率,因此本文提出一种适用于二维悬臂挡墙的损伤识别方法——模态平均曲率差法,该方法仅需挡墙完好和损伤状态下前几阶模态振型。首先引入微分几何理论中曲面上一点的平均曲率概念,通过该点上2个主曲率求其平均曲率,利用中心差分法计算挡墙损伤前、后的模态平均曲率值,再利用其差值的绝对值作为损伤识别新指标;然后通过损伤指标识别挡墙的损伤位置,建立损伤位置处的损伤程度和指标值的拟合曲线,进而确定其损伤程度;最后通过悬臂挡墙数值算例,验证不同损伤位置和损伤程度下所提出方法的有效性和敏感性。研究结果表明,模态平均曲率差法的损伤识别精度令人满意。因此,该方法可为挡墙损伤检测提供理论参考依据,并具有工程应用价值。
基于黄土非均匀湿陷发生机理和纯摩擦桩基的受力特点,结合实际工程,对现场试桩采用常规桩基浸水试验和控制变量法桩基试验,对非均匀湿陷条件下桥梁桩基负摩阻力的受力特性进行了研究。在已有单参数对数曲线模型的基础上,结合现场实测数据,提出了浸水和停水期桩周土体的湿陷量与时间关系的双参数对数曲线模型;通过绘制湿陷性黄土地区的桩顶荷载与沉降的数据变化曲线,确定了先浸水、后浸水与天然状态下桩基承载特性,探索研究了桩侧摩阻力在浸水过程中的发挥性状。研究结果表明,该黄土地区非均匀湿陷条件下的桥梁桩基中性点位于0.62倍桩长范围内,用控制变量法比常规浸水试验研究桩基负摩阻力的受力特性更经济更合理。
针对现有岛状冻土地区冻胀路基的维护技术存在的突出问题,为最大限度地降低利用传统换填材料处治对道路通行能力的影响,研究提出了两种具备良好隔温性能,且能够快速硬化、施工便捷的新型填料。基于可控性低强度材料(CLSM)的高流动性、自填充、自密实特性,对其掺入泡沫颗粒,并通过对两种配合比进行无侧限抗压强度试验、导热系数试验和抗冻融循环试验,确定换填材料的泡沫颗粒的最佳体积比为1%。从技术经济角度出发,提出治理方案为:对沉陷面积不大的区域,采用全厚度换填修复;对沉陷面积较大的区域,采用XPS板+CLSM换填修复。最后通过现场试验段的实施,分析结果表明,本文提出专用于现有岛状冻土地区路基换填的新型材料,能够达到实际的工程应用要求。
为探究酸碱固化剂共存条件对于固化黏土力学性能的影响规律,在分析基质黏土基本物性参数及酸碱固化剂固化机理的基础上,设计不同配合比固化土混合料,通过系列室内试验,开展了酸碱固化剂固化土混合料力学行为特征研究。结果表明:基质红黏土为低液限黏土,液态离子土壤固化剂具有强酸性,最佳掺入量为干土质量的0.014%;离子土壤固化剂独特的分子结构能够减小双电层结合水膜厚度,矿物颗粒密实度增强;离子土壤固化剂掺入后,各配合比混合料的7 d无侧限抗压强度均有不同程度的提升;除高石灰掺入量的固化土混合料外,压实度对离子土壤固化剂固化效果的发挥影响较大,需达到96%及以上;随着龄期增加,酸碱固化剂固化土的抗压强度、劈裂强度以及冻融性能持续提升,但由于酸碱中和反应以及离子土壤固化剂的油性膜效应,抑制了后期石灰水泥碳酸化、火山灰及水化反应进程,酸碱固化土强度演变特征存在固化叠加效应的优势体现期。
采用压汞仪、气孔结构分析仪测定了不同含气量水泥砂浆的孔结构参数,通过热力学关系的分形模型计算得到了水泥砂浆不同尺度孔结构分形维数,并分析了水泥砂浆不同尺度孔结构孔体积分形维数与孔隙率、平均孔径、孔比表面积、孔间距系数、孔总体积关系。结果表明:基于热力学关系的分形模型计算得到的不同尺度孔结构分形维数呈现多重性,能够很好地表征水泥砂浆孔结构的复杂程度;含气量的增加,使得102 nm以上孔径范围的分形维数呈增大的趋势,而102 nm以下孔径范围的分形维数呈减小趋势;龄期的增加,103~104 nm孔径范围的分形维数呈减小趋势,其他孔径范围内分形维数呈增大趋势;各孔结构参数中,103~104 nm及102~103 nm孔径范围内孔体积分形维数与孔隙率、平均孔径、总孔体积具有良好的相关关系,与孔比表面积相关性极差。考虑到102~103 nm范围孔径孔在总孔中所占比例较高,因而可将其作为统一的分形维数来表征孔结构参数的变化。
为了研究斜拉扣挂施工大跨度钢管混凝土拱桥的扣挂索力,采用以影响矩阵法为基础,线性规划确定扣索张力迭代初值,然后计入切向拼装位移影响,通过正装插值迭代搜索最佳索力的方法,分析了以拱肋安装线形为目标的斜拉扣挂索力确定流程与方法。结果表明,所提出的方法可以实现钢管混凝土拱桥斜拉扣挂一次张拉扣索,达到拱肋线形安装目标要求,为类似工程提供参考。
本文针对沟槽植筋新旧混凝土界面抗剪性能进行试验研究。该界面处理方式已在佛开高速多座旧桥加固中采用。以界面处理方式、沟槽尺寸、配筋率作为试验参数,研究了该界面的开裂荷载、抗剪承载力、剪切滑移、剪胀、破坏形态。试验结果表明试件抗剪承载力随沟槽宽度、植筋率的增加而增加,设置沟槽的试件抗剪能力相比凿毛粗糙处理有所提高,试件的延性随植筋率的增加而增加。通过与美国ACI、AASHTO LRFD规范中植筋新旧混凝土界面抗剪承载力公式计算值的对比,认为美国ACI规范可以用于计算沟槽植筋新旧混凝土界面抗剪承载力,并给出了建议取值摩擦系数μ=1.0。
国内对黏滞阻尼器在桥梁减震中的应用研究起步较晚,目前还未形成实用有效的黏滞阻尼器设计方法。根据黏滞阻尼器在桥梁工程中的应用历程与发展状况,就线性和非线性黏滞阻尼器的减震机理,附加黏滞阻尼器桥梁的非经典阻尼问题与近似解耦,以及黏滞阻尼器参数设计方法等方面的研究现状进行了分析。结果表明,可以从附加阻尼比角度认识黏滞阻尼器的减震作用及其对结构总阻尼的影响,并可根据期望阻尼比简化推导所需线性和非线性黏滞阻尼器参数。
应用弹性力学圣维南原理,采用ANSYS通用有限元计算软件对预应力混凝土连续刚构桥0号块进行了空间应力分析。结合具体工程设计实例,通过计算、对比和分析,明确了局部结构应力分布规律:在施工阶段和成桥阶段的不同工况下,预应力混凝土连续刚构桥0号块区域顶板和腹板主要受压应力作用,底板主要受拉应力作用,横隔板局部存在拉应力。通过对预应力混凝土连续刚构桥0号块进行应力分析,得出主要结论是:0号块结构设计应特别重视短暂应力状态,可根据结构应力分布规律,优化结构的几何构造,合理配置预应力钢束和钢筋,改善结构局部应力状态。
运用运动学理论与方法,以换道过程中目标车道上的跟随车为研究对象,对跟随车与换道车之间的交互行为进行分析,建立了自由换道、强制换道和协作换道过程中跟随车与换道车之间的最小安全距离模型。利用汽车驾驶电子学习室对不同状态的交通进行了仿真分析,并进行了数理统计分析。结果表明:所建模型可以对实际交通车辆换道进行合理描述;在试验与实际道路交通场景中,车辆换道需求间距存在一定的误差,主要原因是在实际交通场景下,驾驶行为是综合考虑多种因素后的结果;在交通流密度较高的道路上,协作换道可以大大地提高车辆行驶安全性、交通流稳定性及道路通行效率。
考虑具有最大等待时间、最大运输时间限制且带时间窗的车辆路径问题,建立了以车辆行驶路径最短和使用车辆数最小为目标的数学模型。将单亲遗传算法和基本蚁群算法相结合,使其优势互补,并利用单亲遗传算法的特点,构建出两种求解该问题的单亲遗传混合蚁群算法,分别为:单点单亲遗传混合蚁群算法和多点单亲遗传混合蚁群算法。测试算例的结果表明:求解多目标带时间窗的车辆路径问题时,与基本蚁群算法相比,单亲遗传混合蚁群算法具有计算效率高、收敛性好等优点,尤其单点单亲遗传混合蚁群算法不仅具有较好的计算性能,而且具有较高的稳定性。
高速公路隧道进出口环境的复杂性是隧道口事故率高于隧道其他路段的重要原因。选取30条典型公路隧道,利用照度仪、动态心电图机,对高速公路隧道处的照度变化及驾驶员心理变化进行了行车试验研究。根据大量试验数据,建立了隧道进出口绿化形式与隧道内外照度差、驾驶员心率变化之间的定量关系。利用照度系数与心率增长率来评价隧道照度变化及驾驶员心率变化。结果表明:随着隧道口绿化程度的加深,照度系数下降,隧道口绿化设置能有效地减少隧道内外的照度差;驾驶员心率增长率呈现下降趋势,驾驶员在隧道路段行驶的心理紧张程度不断缓解。
为了研究大型客车行驶通过弯道时不同的超速程度对客车行驶安全性的影响,利用Trucksim软件,采用仿真建模的方法,选用侧向偏移量和轮胎载荷转移率作为分析指标,通过多组不同超速程度下客车分别行驶通过平直路段、一般弯道和急弯道时的车辆动力学仿真试验,定量对比分析了不同超速程度对弯道行驶客车横向稳定性的影响。仿真结果表明:客车无论是行驶通过一般弯道还是急弯道,超速程度与客车的横向稳定性呈负相关关系;超速程度越高,客车的横向稳定性越差,越易引发交通事故;在相同的超速程度下,客车在一般弯道更容易因偏离弯道路径而驶出路面、驶入相邻或对向车道,从而引发坠车、碰撞等交通事故,而客车在急弯道更容易引发侧翻事故。
为了研究城市隧道出入口交通流的运行状态,以城市隧道交通流为研究对象,利用试验车调查了玄武湖隧道、鼓楼隧道和九华山隧道内交通流的动态加速度。借助加速度干扰计算模型,计算并分析了不同隧道交通流的加速度干扰值。借助仿真手段,得到城市隧道交通流状态与加速度干扰的关系图。根据该图表现出来的不同车辆运行特征,将城市隧道单行双车道服务水平划分为4个等级,并相应给出各级之间平均速度的取值范围。利用加速度干扰值可评价城市隧道出入口的交通流拥挤情况,从而为工程实践提供参考依据。
绕行滑行道是一种新型机场滑行道,主要用于近距平行跑道机场。绕滑使用策略与跑道/滑行道几何构形、高峰小时架次、出发/到达架次比例、机型组合等因素有关。通过建模分析,分别给出了立即穿越跑道、等待穿越跑道和使用绕滑的地面滑行策略。计算表明,随着高峰小时架次和出发航班比例的提高,使用绕滑的几率增多、对绕滑的依赖度增强。开发了软件EAT-RDS,为具有绕滑机场的空管人员进行地面滑行指挥提供了实用、便捷的工具。
为研究过饱和信号交叉口排队溢出状态下单周期通过展宽段车辆的区段延误模型,首先介绍了3大经典延误模型,提出了3大延误模型均未考虑展宽段长度和饱和流率的波动问题。其次,以展宽段为研究对象,在经典延误模型理论的基础上,推导出了展宽段区段延误模型。最后,从公式推导计算和VISSIM仿真两个方面对优化模型和定数理论延误模型进行了对比。结果表明:该模型能够有效地反映展宽段溢出状态下产生的区段延误,可为展宽段的科学设计提供理论基础。
为了充分发挥多层级常规公交线网中换乘站点的衔接效能,提高线网系统运力利用率,针对多层级常规公交线网规划对其运营调度的影响,依据多层级常规公交线网布局模式及服务特性,分别考虑了各层级内和层级间公交车辆到达换乘站的时间差问题。从始发车时刻和发车间隔两方面,以乘客换乘候车成本和公交企业运营成本和最小为目标,构建了时刻表编制模型。采用遗传算法进行求解,得到了多层级常规公交线网运行时刻表模型。通过算例对该模型进行了验证,结果表明:时刻表优化后降低了公交乘客23.5%的换乘候车成本,增加了8.5%的运营车辆成本,但总体费用得到了改善。实际运营调度中,应综合权衡乘客与公交企业的利益,根据实际需求考虑时刻表方案。
针对当前弯道车速预警控制系统中起核心决策作用的弯道安全车速计算方法过于简化、计算精确性不足等问题,以某一款8 m长的满载客车为研究对象,通过考虑车辆悬挂的动刚度特性和轮胎的非线性特性,应用Trucksim软件建立了整车动力性模型,进行了不同弯道半径与通过车速的正交仿真试验,最后结合响应面法建立了安全车速与弯道半径的响应面数学模型。通过对比分析同一弯道半径下数学模型计算与仿真试验所得的临界车速,结果表明,该模型在车辆转弯时安全车速计算方面提供了一种合理、精确的运算方法,有利于车辆主动安全控制技术的提高。
为消除排气中水蒸气对碳平衡法油耗检测结果的影响,提高碳平衡油耗仪在不同检测条件下的检测精度,研究了碳平衡法检测原理,分析了水蒸气对检测过程的影响机理,进行了干湿气体体积换算的相关研究,建立了基于稀释气体温度、压强和相对湿度的湿度修正模型。针对不同的环境温度和燃料类型,试验了修正前后碳平衡法对油耗的检测结果,并分别与质量式油耗检测结果进行了对比。结果表明:该修正模型对油耗检测精度影响较为显著,修正后与质量式油耗检测结果更为接近。
为更好地了解植物纤维毯的生态防护功能,全面认识其护坡原理,深入分析植物纤维毯的生态护坡优势,依托石安(石家庄-安阳)高速公路展开实地边坡试验。以稻草毯、稻草椰丝混合毯和椰丝毯为试验对象,以无纺布为对照组展开试验,观测地表径流量、土壤流失量、表层土壤水分、土壤温度以及土壤有机质含量等指标,分析不同植物纤维毯对边坡微生境的影响。结果表明,3种植物纤维毯对边坡的微生境均有一定的改良作用,覆盖3种植物纤维毯均能有效减沙边坡产沙量,且稻草毯和稻草椰丝混合毯可有效减少地表径流量;3种植物纤维毯在高温季节可降低表层土壤温度,稻草毯的降温效果最好;从表层土壤水分来看,稻草椰丝混合毯在降雨时更有利于雨水入渗,土壤水分高,雨停后表层土壤水分损失慢,保水效果好,更有利于植物生长;同时3种植物纤维毯自身降解,可增加土壤有机质含量,增强土壤肥力,改良了土壤,其中稻草椰丝混合毯的改良效果最好;植物纤维毯对土壤微生境的影响是一种改良作用,可促进植物生长,尤其是促进植物根系的生长。
基于断裂点模型和泰森多边形理论,研究物流节点空间吸引范围划分问题。根据物流节点的特性,考虑物流节点的区位条件和规模条件,采用拉开档次法对断裂点模型中的"区位质量"和"规模质量"进行重新构建,并在方法中加入了主观约束条件。然后根据物流节点的综合质量来确定断裂点位置和各节点吸引范围的划分顺序,结合断裂点位置和泰森多边形理论区域划分方法得到物流节点区域划分图。最后以重庆主城区及周边11区县的统计数据和主城区5大冷链物流节点的实际数据为基础,研究确定各冷链物流节点的空间吸引范围。实例验证表明,该方法确定的节点划分范围合理,且与物流节点的实际服务范围具有较高的吻合度。
