基于载重的公路混合交通流车辆折算系数研究

从车辆折算系数不同的根本原因——车辆性能的不同出发,采用车辆性能模拟方法,获取不同载质量和纵坡下车辆的性能表现,设计交通流微观仿真,通过设置期望车速决策点来模拟车速的变化,间接模拟车辆纵坡行驶特征;通过理论模型法,计算基于车辆载质量、坡度和坡长等情况下的车辆折算系数。研究发现,上坡时大型货车车辆折算系数基本上随着坡度、坡长和载质量的增大而升高,但其增速随着坡度、坡长和载质量的增大而逐步放缓;下坡时车辆折算系数随坡长的增长而增加,并且对坡长的敏感程度高于载质量和坡度。同时,也发现无论载质量情况如何,大型货车折算系数值普遍高于相关标准的推荐值。     

双层排水路面的渗水性能测试与分析

排水沥青路面的排水能力与多孔沥青混凝土的渗透性能相关。通过室内试验、室外试验和有限元模拟方法对双层排水路面的渗水性能进行了分析。测试结果表明,路面的排水性能随着横坡坡度的增加而变大,而横坡坡度超过2%时,纵坡对路面排水性能的影响程度有限;面层厚度越大,雨后双层排水沥青混合料内部残留水分越多,需要更长的周期才能挥发彻底;采用自动电子渗水仪可以更为准确地测试双层排水沥青路面渗水系数。     

高速公路超高过渡段几何线形对小型客车滑水速度的影响

为了揭示高速公路不同超高过渡段线形指标下小型客车滑水速度变化规律,考虑小型客车滑水过程轮胎受力特征,分析了滑水速度与水膜厚度和超高过渡段几何线形的作用关系;应用多元线性回归和流体力学仿真建立了高速公路超高过渡段小型客车滑水速度量化模型,计算了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率等多变量组合下的小型客车临界滑水速度;以典型双向四车道高速公路超高过渡段为例,分析了降雨强度、纵坡坡度、超高渐变率对小型客车滑水速度的影响规律,并给出了超高过渡段小型客车限制速度建议值。研究结果表明:小型客车滑水速度最大值出现在纵坡坡度为0.3%、超高渐变率为1/200、降雨强度为20 mm·h-1组合工况下,为115.5 km·h-1,滑水速度最小值出现在纵坡坡度为3.0%、超高渐变率为1/330、降雨强度为80 mm·h-1组合工况下,为99.3 km·h-1;在降雨强度和超高渐变率一定的情况下,随着纵坡坡度增大,滑水速度逐渐减小,当纵坡坡度由0.3%增加到3.0%时,滑水速度减小2.68%;在降雨强度和纵坡坡度一定条件下,随着超高渐变率增大,滑水速度逐渐增大,当超高渐变率从1/330增加到1/200时,滑水速度上升了2.25%;增加纵坡坡度会降低滑水速度,但当降雨强度增加到一定程度,纵坡坡度、超高渐变率对滑水速度的影响趋于平缓;当降雨强度为20~80 mm·h-1时,双向四车道高速公路限速建议值为95.0~115.0 km·h-1,但不应大于其设计速度。      

长大纵坡沥青路面有限元分析

针对长大纵坡上坡路段沥青路面易产生车辙破坏的现象,以粘弹性沥青混合料本构模型为基础,选取了5种不同的纵向坡度,采用ABAQUS有限元软件分析了标准轴载作用下沥青混合料面层内最大剪应力和竖向应变的分布规律,并对有坡和无坡状态下荷载与车速的影响进行了分析。计算结果表明:最大剪应力和竖向应变随坡度和荷载的增大而增大,随车速的增大而减小,且有坡路段受荷载和车速的影响更大;位于路表下4~10 cm深度处中面层的最大剪应力和竖向应变平均值都大于其他结构层,是最容易产生车辙的结构层位,因此,提高长大纵坡路段沥青路面中面层的抗车辙性能尤为重要。     

地铁隧道纵坡坡型对隧道内压力波的影响分析

基于一维可压缩非定常不等熵流动模型,采用广义黎曼变量特征线法数值模拟隧道压力波.以国内某条地铁线路为背景,研究了地铁A型车以140 km/h恒速通过7 560 m隧道时,五种坡型、三种坡度对隧道压力的影响,给出隧道内压力最大值位置.结果表明:坡型对隧道压力的影响大于坡度;V型和W型坡隧道最大正压值随着坡度的增大而增大,人字坡反之;人字坡隧道最大负压值随着坡度的增大而增大,V型坡和W型坡反之.     

公路纵断面线形安全设计

纵断面设计是公路路线设计的重点,是公路安全设计的核心。纵坡坡度和坡长是公路纵断面线形设计的两项重要控制参数,与交通安全有着密切的关系。在纵坡安全影响分析的基础上,通过研究纵坡坡度、坡长及竖曲线与安全性的关系,从纵断面线形设计角度提出改善公路交通安全的具体措施,可为交通安全设计提供技术支持,预防和减少交通事故。     

适应6轴铰接列车动力性的高速公路最大纵坡坡度和坡长

针对当今中国高速公路货运主导车型6轴铰接列车以满载状态在相同纵坡条件下行驶时, 其性能差于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014) 中纵坡设计代表车型的问题, 采用典型平路试验和实际道路试验相结合的方法, 获得了该主导车型的发动机使用外特性曲线, 分析了试验车发动机转矩、功率与发动机转速的关系; 依据汽车行驶受力方程, 建立了该主导车型在各个挡位下的坡度与车速的关系曲线, 确定了不同纵坡坡度时, 发动机全负荷状态下车辆稳定行驶的最大平衡速度, 获得了该主导车型的加速性能曲线和减速性能曲线, 提出了符合中国当前货运车型变化的高速公路上坡方向纵坡坡度、坡长等主要控制指标。研究结果表明: 相比于《公路工程技术标准》 (JTG B01—2014), 在相同纵坡条件下, 由于主导车型比功率的降低, 其平衡速度较标准中纵坡设计代表车型对应的平衡速度降低了20%~30%, 且适应其动力性的最大纵坡坡度比标准中规定的纵坡坡度小50%, 因此, 中国当前主导货运车辆动力性能不适应高速公路纵坡条件; 根据6轴铰接列车在不同纵坡上的加减速特性, 满足6轴铰接列车爬坡需求的最大纵坡坡长随坡度的增大而降低, 且降低幅度逐渐增大, 最大降幅达到60%。      

考虑横坡的轮胎路面接触压力分布的有限元分析

利用有限元软件轮胎与横坡路段路面结构作用的有限元模型,分析不同坡度条件下的轮胎接地压力分布,研究坡度对轮胎路面接触压力分布的影响规律。结果表明,道路横坡对轮胎路面接触压力分布的规律有显著影响：横坡的坡度对轮胎路面接触压力分布存在显著影响,当坡度较小时,接地压力在横向呈对称分布,最大接触压力出现在接触面横轴中心,随着坡度增加,上坡方向的轮胎路面接触面积明显大于下坡方向,接触压力最大值出现位置也出现偏移;横坡路段轮胎与路面之间接触面积较大,但总体的接触压力水平较低。     

道路表面水膜厚度预测模型

针对道路表面的坡面水流受降雨和坡面粗糙程度的影响，是一个高度非线性空间分布的过程，一般模型很难精确描述。建立了基于人工神经网络的道路表面水膜厚度预测模型，以降雨强度、坡度、坡长和坡面的粗糙程度为输入层，水膜厚度为输出层，隐含层为6个神经元，通过试验数据的训练，确定了网络的权重和阈值。应用结果表明该模型预测的水膜厚度与测量值的相关系数为0．98，误差平方和为3．08，这说明该模型用于道路表面水膜厚度预估是可行的。     

基于二维浅水方程的直线段沥青路面径流特性

基于二维浅水方程的水动力学方法建立了直线段沥青路面径流的数值模型, 根据实际降雨条件下沥青路面径流变化过程的监测结果验证了模型参数, 研究了路面宽度、组合坡度等几何参数与路侧排水方式对路面径流时空分布特性的影响。研究结果表明: 设计降雨条件下, 路面径流在空间分布上呈较强的二维特性, 沥青路面径流深度变化依次经历增加、稳态径流与退水3个过程; 漫排水条件下, 路面宽度分别为11、15、20、25、30 m时, 路面径流最大深度分别为11.87、14.39、17.08、19.69、21.98 mm, 退水时间分别为1.4、1.4、2.4、2.9、3.4 min; 路面径流深度增幅随路面宽度的增加而降低, 退水时间随路面宽度的增加而增加; 相比于行车道, 硬路肩路面径流的退水时间延长约20%;较大的坡度组合(横坡为3%, 纵坡为2%) 有利于排水; 当采用集中排水时, 路缘石的阻拦使路侧产生壅水, 壅水区宽度为6~8 m, 壅水区范围占路面宽度的比例随路面宽度的增加而逐渐缩小, 非壅水区内的路面径流深度变化与漫排水条件下基本相同; 为保证行车安全, 可通过改变路面坡度来减少路面径流的汇流时间; 路缘石对路面径流的阻拦效应明显, 在排水设计中应合理设置路缘石高度与开口间隔, 避免行车道出现壅水现象。      

沥青路面的雨天行车安全性分析

针对沥青路面的路表轮胎行车滑水,提出了行车的临界水膜厚度概念,利用动量定理进行了临界水膜厚度计算公式推导,计算了不同行车速度下的路表临界水膜厚度,经与国外的极限车速计算经验公式对比,验证了其可靠性,并以降雨的路表水膜厚度为依据,分析了以临界水膜厚度作为道路结构设计控制指标的行车安全性,提出了增加安全性的工程技术改善措施．     

FLAC在高液限土路堑边坡前期稳定性分析和处治后评价中的应用

结合石忠高速公路高液限土路堑边坡特殊的工程性质,利用FLAC对边坡进行了前期稳定性分析;得到了一定坡度下坡高与安全系数的拟合关系式及一定坡度下边坡的临界高度,为沿线路堑边坡的稳定性评价提供理论依据。分别模拟了削坡和挡土墙处治边坡的过程,并对边坡的稳定性及处治效果做出评价,为采用合理的处治措施提供依据。     

地表倾斜条件下浅埋暗挖隧道的地表沉降规律

采用数值计算的方法,对地表倾斜条件下V级围岩双线铁路隧道浅埋暗挖施工诱发的地表沉降规律进行了研究。研究表明：地表倾斜时的沉降曲线不再具有对称性,地表沉降量最大点的位置随横坡的变陡由拱顶上方逐渐向上坡侧偏移;拱顶埋深相同的条件下,地表倾斜时的最大沉降量比地表水平时的大,并随横坡的变陡近似呈线性增加;地表倾斜时,上坡侧的地表沉降区宽度比地表水平时的大并随横坡的变陡逐渐增大,下坡侧的地表沉降区宽度比地表水平时的小并随横坡的变陡逐渐减少;地表倾斜引起的沉降区宽度变化,上坡侧比下坡侧的大。为隧道施工提供了理论指导。     

多年冻土区低填方斜坡路堤的稳定性分析

通过对青藏铁路多年冻土区斜坡路堤的稳定性状况调查发现,在运营期,低填方斜坡路堤为较易出现病害的路堤结构形式,且纵向裂缝为主要病害形式,直接影响到斜坡路堤的稳定.因此,就低填方斜坡路堤的变形破坏机理、影响因素以及其稳定性状况分析和评价等问题进行了研究,阐明了低填方斜坡路堤的内部作用机理.并通过现场典型工程断面的稳定性分析进行论证,对于运营期多年冻土区斜坡路堤工程的维修养护工作具有重要的应用价值.     

路堤边坡防护高度研究

研究表明,路堤边坡冲刷防护的临界高度与坡度的关系是一个与降雨、土质、坡高等因素有关的函数。通过研究临界边坡与坡度的相关方程,可换算出不同坡度下的边坡临界高度。     

降雨对绿化边坡客土稳定性的影响

通过建立降雨条件下边坡客土的破坏模型，研究了边坡绿化过程中降雨对边坡客土稳定性的影响，分析表明，边坡客土的稳定性与降雨特征、边坡坡度、坡面特征、土体特性及土体厚度有较大关系．对于坡度较大的边坡，客土厚度不宜过大，以保持土体的稳定．     

高速公路特长纵坡路段车辆的折算系数

通过对特长纵坡路段汽车动力性能与运行速度的关系以及这些因素对通行能力的影响进行分析,提出了以速度为直接因素计算高速公路特长纵坡路段车辆折算系数的方法．基于运行速度预测模型,以各车型的运行速度和各车型的百分比为控制因素,得到了不同坡度、不同坡长、不同货车百分比时各类货车的折算系数,为特长纵坡路段的通行能力计算提供了依据．