空间插值算法在沥青路面气候分区中的应用研究——以温度参数为例

温度是沥青路面气候分区的重要指标之一,其插值结果的精度对沥青路面气候分区影响极大。论文分别基于3种一般插值法及3种基于数字高程模型(DEM)的趋势面模拟+残差内插法对辽宁省14 a累年最热、冷月平均温度进行插值研究,对插值结果的空间分布、精度及其对沥青路面气候分区影响进行了详细的分析比较。研究结果表明:3种基于DEM的趋势面模拟+残值内插法均能反映温度随海拔高度等地形特征的变化趋势,而一般插值法则不能,且前者的精度约高于后者1倍,其中基于DEM的趋势面模拟+残值内插法中反距离插值法的精度最高,一般插值法中薄板样条法的精度最低;插值算法的精度越高,通过插值得到的温度数据与实际温度分布数据越接近,分区结果越准确。     

基于数据场理论的公路自然区划指标分析方法研究

为了提高公路自然区划的准确性与实用性,基于数据场理论,结合公路工程建设的实际需求,进行公路自然区划指标分析方法研究。在分析数据场基本原理的基础上,提出基于数据场理论的公路区划指标空间插值算法,详细论述了利用场强变差函数确定各样本数据权重的方法;将区划指标空间插值算法与地理基础数据和空间数据处理平台相结合,同时考虑公路工程建设需求,提出了基于数据场理论的公路区划单要素指标分析方法。利用单要素指标分析方法、反距离权重法和地统计的插值方法对施工不利日数(CLPDavg)值进行预测,对3种方法预测结果进行交叉验证。结果表明,利用基于数据场理论的单要素指标分析方法得到的公路自然区划指标分布图具有更高的精度,更符合实际。     

大跨度三肋钢桁拱分肋安装吊装索力计算

采用斜拉扣挂施工方法对三肋钢桁拱进行散件安装时,对拱肋安装标高和索力精度要求较高,用优化法迭代计算耗时较长甚至会迭代不收敛.针对这一问题,以在建的大宁河特大桥为例,在"整节段安装"优化计算的基础上采用分步插值迭代方法成功地解决了零阶优化迭代收敛困难的问题,不仅缩减了计算时间,而且提高了计算精度.     

斜拉桥调索时索的拔出量计算精度分析

为寻找简便、精确的拉索拔出量计算方法,利用弹性悬链线精确解推导了张拉刚度和拉索沿两端点连线的轴向刚度计算式,对Ernst等效弹性模量法、割线模量法、精确等效弹性模量法等的计算原理进行了阐述。并通过算例对各种方法计算的索长拔出量进行了对比分析。分析结果表明,对成桥状态,各种方法都具有很高的精度;对施工状态,各种方法也都能满足工程中的精度要求;精度最高的3种方法依次为精确等效弹性模量法、割线摸量法和轴向刚度法,其中前2种方法的误差不超过0.6%。因此,推荐使用割线模量法和精确等效弹性模量法进行斜拉桥调索计算。     

基于聚焦深度的沥青路面微观纹理三维图像重构方法研究

沥青路面微观纹理三维图像重构是研究其微观性能的基本方法之一,针对国内外沥青路面微观纹理三维图像重构方法的不足,运用聚焦深度法,通过单目体视显微镜沿垂直沥青试块表面方向拍摄序列图像,采用改进的Laplacian聚焦算子进行序列图像融合并确定融合图像中每点所属的高度层次,用高斯插值算法得到每点准确的高度值,进而实现沥青路面微观纹理三维重构.与激光轮廓仪测量的断面轮廓线进行对比分析,验证了其精度和可行性.试验结果表明该方法可以高精度重构沥青路面三维微观纹理.     

基于改进的反距离权重插值的车辆轨迹重构方法

为解决车辆行驶过程中,时常出现的信息丢失、数据接收障碍等问题,提出了反距离权重插值方法。反距离权重插值算法因其简单,普适性强被广泛用于车辆轨迹重构,但车辆轨迹数据的分布多呈现离散、不均匀状态,当分布点采集不均匀时反距离权重插值方法会严重影响插值精度。针对这一问题,结合自然邻近关系的良好自适应分布特性,提出一种改进的反距离权重插值方法。首先,将车辆轨迹数据与道路路网数据进行匹配后,采用3σ准则法对车辆轨迹数据进行粗差剔除预处理。其次,对轨迹数据构建初始路网,并通过逐点插值法对初始路网进行插值,局部调整得到新的车辆轨迹,以待插点的一阶邻近点作为反距离权重插值参考点,通过建立自适应规则,调整各子区域内的变化参数,使其均匀地分布在待插值点周围,再进行反距离权重插值计算。最后,采用山东省淄博市的出租车轨迹数据对提出改进的反距离权重插值方法进行验证,收到了良好的效果。并在插值精度方面与当下应用较广的插值算法进行对比试验,试验表明,改进的反距离权重插值算法在原有性能的基础上具有更高的插值精度,可以应用于车辆轨迹数据丢失后的修补工作。     

滑坡滑动面埋深空间插值研究

滑坡滑动面的确定是滑坡预测和治理的基本前提。以重庆市万州城区吴家湾滑坡为研究对象,根据35个钻孔实测点的数据,在GIS支持下,采用反距离权重法、克里金法、样条函数法和趋势面法等四种空间插值方法,分析了实测点数量变化、栅格像元的尺寸变化和空间插值方法的差异对滑坡滑动面埋深信息空间插值结果的影响,分析了埋深信息在空间插值中的不确定性。研究结果表明:①不同的空间插值方法影响埋深插值的不确定性水平;②插值点数量越大,滑动面埋深信息插值的不确定性越小;③空间像元尺度的变化对埋深信息插值的不确定性具有一定的影响,像元尺寸越小,信息插值的不确定性减小。     

沥青路面结冰条件判别标准及SVM预测分析

为了探讨沥青路面结冰与道路气象环境间的相关关系,实现路面结冰状态的准确预报,在分析影响沥青路面结冰的主要气象环境因素的基础上,探讨了不同降水类型与气象环境参数的关联性,建立了沥青路面路表温度预估分析模型。结合Norrman路面结冰打滑判别准则,提出了浙中地区冬季沥青路面结冰状态判别标准。通过支持向量机方法(SVM),以RBF函数作为模型核函数,构建了不同降水类型条件下以地表温度与气温为输入量的沥青路面结冰预测模型。结果表明:不同降水条件下沥青路面结冰时的日均气温、日均测点路表温度、日均风速、日均降水量以及日均相对湿度存在差异,其中,日均气温与日均测点路表温度变化差异较大,日均风速与日均降水量次之,日均相对湿度变化差异较小;通过气象环境监测数据可实现降水类型的间接判别和沥青路面路表温度的预估分析;不同结冰类型对车辆行驶安全的影响从高到低依次为雪降到严寒路面、雨降到严寒路面和雪降到温暖路面;使用SVM构建的路面结冰预测模型对路面结冰状态的预测效果较好,错报率低于6.5%,未出现结冰天气的漏报,同时具有良好的泛化能力,充分展现了SVM在道路气象预报领域的应用前景。     

基于非等间隔缺失数据的插值算法精度分析研究

准确预测变形的前提是已有监测数据须完整,但在实际工程测量作业中,由于受环境条件、数据传输、记录等诸多因素的影响,可能造成数据随机性缺失,导致变形预测结果产生偏倚。为了解决变形监测数据随机性缺失问题,采用线性插值、3次样条插值以及B样条插值3种不同的插值方法进行数据修复,并通过将插值结果与实测数据进行对比分析。结果表明,所选用的3种算法都能满足监测数据修复的精度要求,而B样条插值算法较另外2种算法的数据修复效果更佳。该研究结果对于在非人为因素影响情况下,为变形监测数据随机性、非等间隔缺失所造成的数据完整性问题提供了具备准确性和可靠性的解决方法,对处理分析变形监测数据具有重要意义。     

弯桥梁格分析影响面加载

引入等代影响面概念将直桥影响面加载动态规划法基本原理及算法加以推广,直接应用于弯桥影响面加载,概念清晰,算法简洁。采用扇形单元插值函数加密影响面,与矩形单元插值和三角平面插值相比,提高了计算精度,且更适于弯桥梁格分析模型。所编程序实现了由直弯段组成桥梁空间分析时的动态加载计算,算例结果表明程序具有足够精度。     

不规则连续刚构桥的简化计算

该文结合工程实例,提出了各腹板长度相差较大时不规则预应力混凝土连续刚构桥的简化计算方法,即将空间效应明显的不规则刚构桥简化为平面杆系结构进行计算,并通过空间有限元进行论证分析,结果表明该简化计算方法有效可行,可满足工程设计的安全性及精度要求。     

沥青路面结构力学分析四款典型专业软件评析

沥青路面结构力学分析多基于弹性层状体系理论或有限单元法、连续有限层法等数值计算方法,业内已涌现诸多专业软件。为进一步明确各款软件的特点,选取BISAR、MICHPAVE、EverStressFE和3D-Move Analysis共4款国外典型沥青路面结构力学分析专业软件,从原理算法、模型建立、计算求解和结果处理等具体实现层面全面开展横向比较,并针对某具体算例,进行了相关讨论。研究结果表明,4款软件各有所长,在路表弯沉、沥青面层底径向应变、土基顶面垂直应变等方面具有一定的可比性。成果可为分析工具合理选用或计算软件成功开发奠定一定基础。     

衬套模型对商用车驾驶室载荷分解精度的影响研究

针对商用车驾驶室疲劳载荷分解过程中衬套建模精度不足的问题,研究了基于神经网络和样条插值的衬套建模方法,并与衬套刚度试验结果进行对比,结果表明,基于神经网络的衬套模型在随机波形试验数据测试集上的精度提升较样条插值模型更明显。基于以上两种衬套模型分别建立驾驶室多体动力学模型,采用虚拟迭代法提取驾驶室疲劳载荷,在短波路工况上进行验证,发现基于神经网络的衬套建模方法的载荷分解精度较基于样条插值的建模方法提高了8.41%,且两种衬套建模方法都满足工程需要。     

基于激光3D数据的沥青路面构造深度检测方法

为实现沥青路面构造深度的自动化检测,提出一种基于激光3D数据的沥青路面构造深度检测方法。搭建了基于结构光的沥青路面构造深度检测系统,提出了针对路面原始三维数据的去噪算法,设计了基于激光3D数据的沥青路面构造深度计算方法。为了验证该方法的有效性,在沥青路面进行了现场试验,并将系统测试结果与铺砂法测量结果进行了误差分析和相关性分析。结果表明:该方法得到的构造深度数值与铺砂法结果相对误差在0.13mm以内,相关系数为0.923 2,表明系统性能稳定、可靠性高。     

密布横梁体系正交异性钢桥面板有效宽度

空间杆系法将正交异性钢桥面板等效为空间杆系结构的简化计算方法,其计算精度有赖于桥面板的有效宽度取值.结合试验结果及空间板壳法分析,研究了密布横梁体系正交异性钢桥面板的有效宽度,并对SF法分析结果的有效性进行了验证.建议采用空间杆系法进行正交异性钢桥面板分析时,对桥面板有效宽度取值可依《日本道桥示方书》规定.     

基于图像处理的沥青路面裂缝识别算法研究

为了提高沥青路面裂缝检测效率,利用Matlab软件平台,深入研究了图像灰度化、图像灰度变换、滤波去噪、边缘检测等图像处理算法,并提出一种裂缝宽度计算方法。该文的图像处理算法较好地解决了沥青混合料中集料缝隙对裂缝识别产生干扰的问题。选取20幅裂缝图像对该文提出的算法精度进行验证,结果表明:算法可较好地用于沥青路面不规则裂缝、纵缝、横缝的识别与宽度计算。当裂缝宽度在5 mm以上时,相对误差可控制在5%以内;裂缝宽度为2～5 mm时,相对误差可控制在10%以内。     

基于聚类分析的内蒙古地区沥青路面气候影响分区

针对内蒙古地区气候特点,为提高该地区沥青路面使用性能,延长路面寿命,文中对内蒙古及其周边地区100余个气象站的历年气象数据进行分析。以累年7月极端最高气温、累年1月极端最低气温、累年10月最大气温日较差、年平均降水量和累年最高温月平均太阳辐射日总量为分区指标,采用系统聚类分析方法将内蒙古地区划分为7个气候影响区。建议新建、改建沥青路面时,应根据不同影响区气候特点,合理选择路基处治措施与沥青路面结构。     

空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法

结合悬链线理论和几何非线性有限元方法,对空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定方法进行了研究。提出了空间主缆和吊索的线形及内力的迭代计算方法,在此基础上建立成桥状态的几何非线性有限元模型,进行非线性迭代计算并不断修改单元无应力原长及刚度矩阵,直至节点位移满足精度要求,即确定了全桥结构的成桥状态。利用该方法能得到满足设计要求的自锚式悬索桥成桥状态,并得到了主缆、吊索、加劲梁的线形、杆件内力等重要信息。算例验证表明了该计算方法是可行的,能够满足工程计算精度要求,可用于空间缆索自锚式悬索桥成桥状态的确定。     

坐标法测量圆心的试验研究及理论分析

通过对坐标法的分析得知,3点构形呈正三角形分布时,中心位置的精度最高;但当3点的构形较差时,拟合圆心的精度就较差,且不能满足中心位置的精度要求。鉴于此,采用测量圆周上多个点坐标的方法,对圆心坐标进行平差计算及精度评定。通过对模拟试验数据的计算与分析得出,测量3点时,3点的构形应基本呈正三角形分布,速度快,精度高,3点的构形较差时,测量多点坐标的方法可以提高拟合圆心的精度及可靠性。研究结论具有实用性和有效性。     

标法测量圆心的试验研究及理论分析

通过对坐标法的分析得知,3点构形呈正三角形分布时,中心位置的精度最高;但当3点的构形较差时,拟合圆心的精度就较差,且不能满足中心位置的精度要求。鉴于此,采用测量圆周上多个点坐标的方法,对圆心坐标进行平差计算及精度评定。通过对模拟试验数据的计算与分析得出,测量3点时,3点的构形应基本呈正三角形分布,速度快,精度高,3点的构形较差时,测量多点坐标的方法可以提高拟合圆心的精度及可靠性。研究结论具有实用性和有效性。