全寿命成本分析在桥梁设计中的应用

从桥梁全寿命成本分析的概念出发,分析桥梁全寿命成本的构成,并对其中的初始建设成本、运营期成本、拆除及回收再利用成本的计算方法进行研究,建立桥梁全寿命成本分析的流程,最后对实例分析进行了应用验证.     

桥梁使用寿命预测研究

目前,桥梁设计中对建设期安全、结构强度、初期投入和业主成本较重视,却忽视桥梁结构的使用寿命和全寿命成本及社会成本,存在较大的缺陷和局限性,不符合以人为本的桥梁建设可持续发展要求。造成的直接后果是使用性能差、服务寿命短、全寿命经济性指标差、桥梁维护成本高和社会负面影响大。介绍桥梁使用寿命和寿命周期确定的基本概念和使用寿命预测的研究情况及目前常用的2种使用寿命分布模型,为基于寿命周期成本的桥梁全寿命设计、维护、投资方案决策和桥梁寿命预测提供必要的基础。     

基于全寿命周期成本分析的桥梁设计研究综述

为系统阐述全寿命周期成本分析的桥梁设计的研究现状,介绍了全寿命周期成本分析的研究背景、基本概念和原理,综述了寿命周期成本分析方法在桥梁结构全寿命设计方案决策的研究现状、关键技术和使用前景.总结国外全寿命周期成本基本理论体系,对全寿命周期成本模型和框架的研究进行了介绍,将两种最具代表性的模型进行了对比.归纳了近年国内桥梁...     

大型桥梁成本控制与全寿命周期成本分析

工程成本控制的目标是合理地确定成本并进行有效的控制,以提高投资效益。桥梁全寿命周期成本包括整个寿命期内用于桥梁规划、研究、设计、试验、施工、养护、检测、维修、管理、拆除处理等支付的费用。我国现阶段工程成本管理只注重施工过程中的成本控制,忽视投资决策阶段、设计阶段的成本控制,成本管理的各阶段相互脱节,资料收集整理制度不完善。企业缺乏有效的成本管理体制。建议采用BOT(build-operate-transfer)模式,使企业主动按照全寿命周期成本进行管理和控制。以港珠澳大桥全寿命周期成本分析为例,说明:营运期成本在大型桥梁工程全寿命周期成本中所占比重较大,建议在桥梁投资决策和方案设计中,综合考虑桥梁全寿命周期成本。     

基于全寿命周期的桥梁结构抗震性能评价与设计方法研究进展

为了促进桥梁结构全寿命抗震设计研究在中国的发展,详细论述并总结了基于全寿命周期的桥梁结构抗震性能评价与设计方法在国内外的研究进展,同时建立了其研究体系的基本框架。首先介绍了钢筋混凝土桥梁结构在其全寿命周期内遭受以氯离子腐蚀作用为主的环境作用分析模型的研究成果,在此基础上着重介绍了以桥梁结构地震易损性分析方法为代表的抗震性能评价方法与地震损失成本评估方法的研究进展,最后论述了基于全寿命成本分析的桥梁结构抗震优化设计方法研究现状。研究结果表明：基于全寿命周期的抗震性能评价和设计方法能够合理地解决传统抗震设计方法中未考虑结构抗震性能退化的问题,对于桥梁抗震工程领域的发展具有重要意义。     

全寿命周期成本分析在不同材料桥梁方案比选中的应用

随着中国桥梁工程的发展,桥梁老化现象对桥梁经济指标的影响越来越得到重视,从设计阶段就开始考虑桥梁的全寿命周期成本的经济性具有重要社会经济意义。文中结合实体工程,细化桥梁全寿命周期成本构成模型,提出预应力砼和钢结构两种材料的桥梁设计方案,对比分析两种材料桥梁方案的全寿命周期成本,探讨全寿命周期成本在不同材料桥梁方案比选中的应用。     

桥梁全寿命成本初步分析

近年来,土木工程全寿命设计理念越来越受到国内外关注,美国已经强制实施基建工程管理“全寿命经济分析法”,我国目前正值桥梁建设的高峰期,在桥梁设计中更应综合考虑建设成本、后期的养护维修等长期综合成本,处理好桥梁建设项目中短期效益与长期效益的关系。通过建立费用模型,考虑桥梁在100年的寿命期内所需要的投资费用,包括初期投资和维护、检测、加固、维修、上漆费用等,进行了确定性的成本计算,结果表明:后续的费用占全寿命期费用的比例很大,同时计算了现值;预应力混凝土桥梁和钢桥在初始投资相同的条件下,比较全寿命费用,发现预应力混凝土桥梁可以大大节约投资。模型的费用比例是非常重要的因素,有必要继续进行概率性分析。     

桥面侧风对行车安全性影响的概率评价方法

针对高速公路综合管理需求,研究强风天气的大跨度桥梁行车安全性问题。在考虑风速、车型、路面条件和车速的基础上,分析了4种典型车辆的安全行车临界风速,结合桥位风速观测资料统计和桥梁结构对桥面风速的影响,建立桥面行车高度的等效风速概率模型,提出了概率评估方法,并将此方法应用于杭州湾跨海大桥和苏通长江公路大桥的桥面行车安全性分析。研究结果表明:侧滑是行车安全性的主要问题,大跨度桥塔附近的侧风影响最为严重。     

桥梁全寿命设计方法框架性研究

分析了目前桥梁设计方法存在的问题,在寿命周期成本分析的基础上,提出了一种新的基于桥梁性能的桥梁全寿命设计方法和思路,即在满足桥梁服务水平的前提下,以桥梁寿命周期成本最小为优化目标对设计方案进行评估。研究了桥梁寿命周期成本的组成,并以此建立混合寿命周期成本优化模型,通过优化分析,得到最优的桥梁设计方案。通过算例研究,验证了该方法的有效性。该方法的实现不仅能保证桥梁提供长期稳定的服务水平,而且能起到控制长期投资、减小对社会不利影响的目的。     

混凝土桥梁全寿命设计方法和例证

针对传统桥梁设计方法存在后期维护成本过高、维修资源分配不合理和服役期性能缺乏预见性等不足,提出基于寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法.建立混凝土桥梁全寿命成本模型作为优化目标函数,并将截面尺寸、混凝土强度和服役期维修时机处理作为设计变量,从结构应力、几何参数和材料参数出发构造约束条件,构建了服役期劣化桥梁性能与维护对策的关系模型,从而验证混凝土桥梁全寿命设计方法优化模型和设计流程.研究结果表明:基于全寿命成本和性能的混凝土桥梁全寿命设计方法合理,能够在设计阶段考虑服役期性能、维护方案及维修成本,平衡初始造价和后期维护成本.     

High speed driving stability of passenger car under crosswind effects

The driving stability of a passenger car at high-speed and under crosswind conditions is affected by aerodynamic characteristics as well as their dynamic characteristics, suspension, and weight distribution. In this study, the total measuring system was thought up to understand the transient vehicle dynamics and aerodynamics with driver’s control inputs all together. The test results were taken from a full-scale wind tunnel test, a crosswind generator test and an on-road test. We investigated major aerodynamic parameters that affect the driving stability of passenger cars under crosswind effects such as overtaking, passing each other, natural crosswind, etc. The reaction rate of high-speed stability will be improved when we minimize the total lift, side force and especially the yawing moment.     

基于老化仿真的电动汽车新型双源电池系统全生命周期成本研究

为了降低换电技术的实施难度和成本,提出一种采用"部分换电"思路的电动汽车新型双源电池系统。通过合适的控制策略,在保证动力平稳输出的情况下,调整电机功率以匹配主、副电池包的端电压,实现供电电池包的灵活切换。为探究双源电池系统的老化规律以及验证其在全生命周期成本上的优势,匹配"大主电池包+小副电池包"和"小主电池包+大副电池包"2种双源电池系统方案,设计具有代表性的城市、城郊和高速等行驶场景以及工作日、休息日的出行和充电方案;采用AutoLion-ST软件建立双源电池包和相同总容量的单个大电池包的电化学老化机理模型,嵌入到AVL/Cruise搭建整车仿真平台中进行联合仿真。研究结果表明:虽然所提出的双源电池系统相比单个大电池包在相同工况中的放电倍率和深度更大,导致老化速率略有加快,但由于双源电池系统中主、副电池包的利用率更高,其全寿命里程之和相比单个大电池包方案反而有17%以上的提升;结合电池梯次利用模型和近年来电池价格的统计结果对全生命周期成本进行计算,认为双源电池系统方案在保证换电运营商获得一定盈利空间的情况下,可以降低全生命周期总拥有成本。     

沥青路面寿命周期费用组成的定量分析

寿命周期费用分析是基于性能的沥青路面全寿命结构设计方法的关键组成部分通过实例对沥青路面全寿命结构设计中的主要寿命周期费用对设计结果的影响程度进行了定量分析，给出了路面结构的设计建议。     

Effect of rear slant angle on vehicle crosswind stability simulation on a simplified car model

It is important to know the effect of the aerodynamic forces and moments on driving stability because it is responsible for the excitation and influences the response of the vehicle. The purpose of this paper is to study the effect of rear slant angle of a surface vehicle on crosswind sensitivity for stability analysis. The vehicle mathematical model used to conduct a dynamic simulation was based on a simple reduced order lateral dynamics of sideslip and yaw rate motion coupled with aerodynamics model. The intention here is to compare the effect of rear slant angles response to crosswind and to rank the crosswind sensitivity ratings. The aerodynamic loads are defined as the function of the aerodynamic derivatives from the static wind tunnel tests. Result shows a 20° rear slant angle demonstrates the highest rating of crosswind sensitivity, while zero degree slant exhibits the least.     

基于TD3算法的人机混驾交通环境自动驾驶汽车换道研究

提高人类驾驶人的接受度是自动驾驶汽车未来的重要方向,而深度强化学习是其发展的一项关键技术。为了解决人机混驾混合交通流下的换道决策问题,利用深度强化学习算法TD3（Twin Delayed Deep Deterministic Policy Gradient）实现自动驾驶汽车的自主换道行为。首先介绍基于马尔科夫决策过程的强化学习的理论框架,其次基于来自真实工况的NGSIM数据集中的驾驶数据,通过自动驾驶模拟器NGSIM-ENV搭建单向6车道、交通拥挤程度适中的仿真场景,非自动驾驶车辆按照数据集中驾驶人行车数据行驶。针对连续动作空间下的自动驾驶换道决策,采用改进的深度强化学习算法TD3构建换道模型控制自动驾驶汽车的换道驾驶行为。在所提出的TD3换道模型中,构建决策所需周围环境及自车信息的状态空间、包含受控汽车加速度和航向角的动作空间,同时综合考虑安全性、行车效率和舒适性等因素设计强化学习的奖励函数。最终在NGSIM-ENV仿真平台上,将基于TD3算法控制的自动驾驶汽车换道行为与人类驾驶人行车数据进行比较。研究结果表明：基于TD3算法控制的车辆其平均行驶速度比人类驾驶人的平均行车速度高4.8%,在安全性以及舒适性上也有一定的提升;试验结果验证了训练完成后TD3换道模型的有效性,其能够在复杂交通环境下自主实现安全、舒适、流畅的换道行为。     

考虑慢行系统的跨江通道设计探讨——以赣州楼梯岭大桥为例

以赣州楼梯岭大桥工程为例，从大桥两端的接线条件、安全性、人性化和工程造价的角度，探讨了结合慢行系统的跨江通道设计。在综合考虑车行、人非总体方案以及防洪、航道等因素后，采用了双层桥设计方案，并通过合理设置慢行桥落地形式，使人非慢行系统直接接入章江两岸滨江道路和滨江公园慢行系统，从而大大方便了两岸慢行交通转换，提高了人行和非机动车的交通安全性和舒适性。     

汽车驾驶员车速控制模式的模拟研究

系统地对汽车驾驶员在一定行车环境中的安全性认知与车速控制的决策、推理过程进行了定量研究,通过进行一系列勘测、测试和心理评价试验,应用模糊集合、模糊统计试验、模糊控制和模糊逻辑推理等分析方法,建立了描述汽车驾驶员在既定道路条件下行车时基于安全性考量的逻辑推理规则和车速控制模型,最后进行了相应的实测验证。模拟预测结果与实测结果吻合较好,证明了研究所采用方法和建立模型的正确性。     

钢桁梁桥上列车双车交会气动特性风洞试验

为探究横风作用下钢桁梁桥上列车双车交会过程中气动力系数的突变机理,以某一大跨度公铁两用钢桁梁桥为背景,首先根据XNJD-3风洞实验室的尺寸设计了一套移动车辆模型试验系统;然后根据风洞阻塞比的要求设计了几何缩尺比为1∶30的桥梁和车辆试验模型;最后测试了横风作用下桥上列车交会过程中移动车辆模型的气动力。为尽可能地降低试验系统对运动车辆气动力的干扰,对原始时程数据进行了低通滤波处理,并分析了车速、风速、合成风向角、车辆所在轨道位置等因素对车辆气动力系数的影响。试验结果表明：双车交会时,背风侧运动车辆的气动力系数具有明显的突变趋势,迎风侧运动车辆的气动力系数变化较为平稳;列车交会时突变区域主要受运动车辆引起的列车风速的影响,且随车速的增加而增大,横风风速对突变区域影响较小;交会过程中背风侧车辆升力系数和侧向力系数的突变量随合成风向角的增大呈增大趋势,力矩系数突变量对合成风向角的变化不敏感;横桥向列车所处轨道位置影响其气动力系数。试验结果可为研究横风作用下高速列车-桥上交会过程的行车安全提供数据支持。     

Crosswind Feedforward Control - A Measure to Improve Vehicle Crosswind Behaviour

The theory of crosswind feedforward control was explained using the example of a vehicle with active front-wheel steering. Beforehand, the calculation formulas and frequency responses of the transient crosswind force and of the wind yaw moment acting on the vehicle were derived using the example of a simple vehicle fluid model. The influence of the transiency of crosswind disturbance on the dynamic crosswind behaviour of a vehicle was then presented. The results of simulation confirmed the analyses carried out in the frequency domain for feedforward control with front, rear and all-wheel steering. With front-wheel steering, the influence of crosswind on one of the vehicle movement variables (lateral acceleration or yaw rate) could be almost completely compensated by dynamic feedforward control. With rear-wheel steering, it is only possible to compensate directly for the influence on the yawing rate. Due to the setting of the side force in the same direction as the lateral wind force at the start, active rear-wheel steering is not so successful as active front-wheel steering. Nevertheless, the crosswind behaviour of a vehicle can be considerably enhanced by feedforward control with rear-wheel steering. The best crosswind behaviour was obtained with active all-wheel steering: the vehicle hardly responds at all to crosswinds and remains on course despite heavy gusts of wind.