混合基础公路隧道明洞稳定性研究

斜交出洞的隧道明洞往往出现基础较深或承载力不足的现象,提出了处理此类问题的半基岩半桩基混合基础方案,并将其应用到东峪隧道出口段的明洞基础中,通过有限元结构计算,验证了该混合基础明洞的稳定性.     

大型滑坡桩排推力分担比离心模型试验研究

采用离心模型试验方法,研究直线型滑坡在滑面位置已知而桩排数目及桩排间距不同情况下,各排抗滑桩的推力分配规律,总结出直线型滑面滑坡多排抗滑桩优化设计原则:当各排桩承担滑坡推力较小时,可适当减少抗滑桩桩排数目,充分利用各排桩的抗滑能力;当某排桩承担推力过大时,应考虑调整桩排间距,以使各排桩受力趋于合理。试验研究结果对于抗滑桩的优化设计具有重要意义。     

汽车风洞双车试验来流湍流特征研究

基于自主研发的真实道路来流参数测量系统,对多地区、多场景真实道路行驶来流湍流强度进行了测试,发现车辆道路行驶时来流湍流强度远高于风洞水平,道路平均湍流强度为4%,沿海地区湍流强度最高可达20%,在跟车或超车时湍流强度可达 28%。在汽车风洞内模拟了道路行驶跟车、超车等试验场景,对测试车辆气流环境进行了采集分析。结果表明,跟车和超车时,后车来流湍流强度较高且伴随有速度损失,湍流强度及速度损失大小与前车尺寸和跟车距离有关,湍流强度分布范围为2%～33%,与道路实测相当,且速度损失最大为19%。进一步探究了前车放置角度、风洞风速对后车来流湍流强度的影响规律,建立对后车来流湍流强度定量调节的方法。完成了双车风噪测试,结果表明,风洞内高湍流强度环境车内风噪测试调制频谱结果与道路行驶测试结果相符,车内风噪频谱曲线差异主要集中在小于70 Hz的低频段。     

汽车用先进高强钢板材断裂性能研究进展

根据汽车碰撞过程的动态应变响应和大变形特点,针对汽车用先进高强钢板材,从断裂失效机理、影响材料断裂行为的关键因素、断裂预测模型、基于复杂承载工况下材料的断裂预测模型建立方法等多方面进行论述。基于应力三轴度、洛德角、应变速率及极限断裂应变于一体的断裂准则模型,相比于传统方法可实现对汽车安全件碰撞性能的高精度预测,具有行业推广应用价值。     

基于XGBoost的高速公路事故类型及严重程度预测方法

高速公路事故频发,而以往研究未能充分揭示交通流动态特性对事故类型与严重程度的影响。为此研究了基于动态交通流数据的高速公路事故类型与严重程度的预测方法。从高速公路门架数据中提取流量、密度、速度等交通流数据,同时考虑时间特征以及时间和空间不均匀性特征的数据,与事故数据相匹配构成全样本。建立了基于极端梯度提升树（extrem Gradient Boosting,XGBoost）算法的预测模型,预测事故是否发生、事故类型以及事故严重程度。分别考虑追尾事故和其他事故2种事故类型、有人员伤亡和仅财产损失2种事故严重程度,模型的结果表明：①上下游速度差大、低速、路段车流量大且频繁分流、合流条件下交通事故风险较高;②低速、路段车辆多且合流、分流交通量大、上下游速度差大的情况下发生追尾事故的风险更高;③路段车流量较少且追尾事故发生于周末或夜间可能会增大事故严重程度。将常用机器学习算法与XGBoost算法的预测效果进行对比,XGBoost事故类型预测模型与事故严重程度预测模型的ROC曲线下面积（Area Under Curve,AUC）分别达到了0.76和0.88——相比于序列Logistic、高斯朴素贝叶斯、线性SVM、随机森林以及神经网络等其他常用算法,平均分别提升了0.08和0.24。这表明基于XGBoost建立的模型具有较好的预测性能。研究结果为高速公路路段实时交通流状态预警提供了可靠手段,进而可以提升高速公路行车安全。     

冬夏绿灯倒计时信号下停止或通过决策的差异性分析

为研究冬夏两季路面状况下驾驶员在绿灯变红灯过程中停止或通过决策的差异性,选取了沈阳市6个交叉口,在夏季(正常路面)与冬季(路面积雪状态)采用录像方法采集车速、最大减速度、倒计时信号、E-Police和距离停车线的距离等数据,分析了目标车辆的接近速度,停止或通过的比例以及最大减速度制动区域.研究发现,夏季,设有倒计时信号灯的交叉口,最大减速多发生在停车线前60~80 m;而在只有E-Police的交叉口,最大减速往往发生在20~30 m.冬季,交叉口设有倒计时信号灯和E-Police,最大减速多发生在停车线前70~80 m;在只有倒计时信号灯的交叉口,最大减速会在40~60 m制动;而在只有E-Police的交叉口,最大减速多发生在停车线前20~40 m.这表明倒计时信号灯有利于车辆平稳地减速,特别是在冬天结冰的道路上,使驾驶员更早做出停止决策,减少了突然刹车的发生.     

新型组合结构高墩的静力学分析方法

特大跨桥梁的塔柱以及超高桥梁的墩柱通常采用薄壁截面形式,以克服自重过大的问题。当薄壁墩柱遭遇强地震作用时,通过墩柱产生塑性铰来耗散地震能量,保护整体结构的安全性。但薄壁墩柱存在耗能能力有限、修复困难的缺陷,为便于概念设计,通过对该结构体系进行力学简化,使用连续连杆法对受力特征进行分析,建立了相应的力法方程并对其理论求解方法进行推导;根据位移等效原则,求解出顶部受集中力的悬臂墩等效惯性矩,便于计算顶部位移;提出了比例参数的概念,用于结构构件进行参数优化,可方便、有效地实现结构的力学性能设计;为验证连续连杆法、等效惯性矩计算方法的可靠性,进行了有限元数值分析。研究结果表明：解析解与试验结果及有限元分析结果吻合较好;提出的新型自耗能高墩兼具较大的耗能能力和可恢复性的优势;采用连续连杆法分析新型自耗能高墩结构体系的内力和位移是可行的。所得结果对新型自耗能高墩结构体系的设计具有指导性,利用等效惯性矩求解结构的顶点位移可以很好地满足设计精度要求。     

电气化公路技术研究

交通是能源消纳的重要领域，其对社会能源结构的调整和节能减排具有重要的影响和带动作用。在陆路交通方面，轨道交通和小型客运车辆的电气化发展方向相对清晰，而公路货运尚无明确的技术路线。为充分利用清洁能源，减少化石能源在交通领域中的使用，发展并推广电气化公路技术，对重载卡车的蓄电池、燃料电池、混合动力3种电气化方案进行对比分析，结合卡车负载的特点，对不同电气化方案进行评估。研究融合新能源发电及并网、混合动力技术、智能驾驶技术的电气化公路技术，从车辆动力技术、供电线路、受电弓与计费、新能源并网、编组智能驾驶运行5个方面对电气化公路方案进行介绍，可以实现公路货运系统的绿色、安全、高效运行。以10公里线路电气化为例，进行规划和成本估算，构建单车和区域（或路段）电气化的运营成本计算模型，基于燃油消耗和阻力分析2种方法进行计算。对车辆购置及改装、基础设施建设、可再生能源发电、系统环保效益等4个方面进行技术分析与成本测算。从供能技术变革、商业模式和推广路线3个角度对电气化公路技术的未来推广进行论证展望。研究结果表明：电气化公路技术的应用与规模化能够带来巨大的经济与环境收益，其中的混合动力方案与架空线输电方案为面对未来可能的储能技术变革与无线输电普及打下重要的基础，提供了拓展空间，也是重载货车实现智能驾驶的重要步骤；与燃油驱动相比，电驱动百公里成本减少96元，单一重卡年运营成本减少18.8万元，百公里污染物（如：碳氧化物、氮氧化物等）均减少50%以上。     

基于Bodner-Partom模型的水泥乳化沥青混合料黏弹塑压实特性

为揭示水泥乳化沥青混合料压实过程中的黏弹塑性变形特性及其变形机理,结合现场路面压路机的施工工艺参数,采用万能试验机压缩试验模拟该混合料的压实过程。针对试验循环荷载力学响应曲线变形特征,引入有效平均应力构建混合料压实变形的Bodner-Partom本构模型。通过对应变-时间的非线性拟合识别出该混合料的B-P模型参数值,进而揭示压实过程中混合料的黏弹塑性动态流变特性及变形机理。试验结果表明：压缩试验可充分反映混合料压实过程中的力学响应变形特性;随着循环荷载次数的增加,混合料塑性和黏塑性变形减小而弹性和黏弹性变形增大。据混合料复压阶段的黏塑性变形规律导出试样空隙率的计算式,进而获得有效平均应力随试样空隙率的变化规律。B-P本构模型分析结果表明：黏性参数η随荷载作用次数的增加而逐渐增大,说明混合料在压实过程中黏性增强;应变率敏感系数n₁基本保持不变,表明压实过程中混合料温度相对稳定;参数值Z,D₀随荷载作用次数的增加分别呈递增、递减的规律,前者显示随着混合料被进一步压实其非弹性变形抵抗力增大,进而导致塑性和黏塑性应变逐渐减小,后者显示塑性应变率减小,表明单次循环荷载下塑性变形占总变形量的比例逐渐减小。B-P模型参数值可准确表征水泥乳化沥青混合料与时间和荷载相关的黏弹塑性流变特性,重构后的B-P本构模型可有效揭示混合料压实过程中的黏弹塑性变形机理,可为深入研究其压实流变性能和路面压实工艺奠定基础。     

钢桥面板纵肋顶板焊缝疲劳裂纹扩展的关键影响因素

正交异性钢桥面板疲劳问题突出，纵肋与顶板焊缝处是其关键疲劳易损部位，研究该部位疲劳裂纹的扩展过程并确定关键影响因素及其效应，有助于深刻理解其疲劳损伤机理。建立正交异性钢桥面板疲劳试验节段模型的有限元分析模型，将纵肋与顶板焊缝焊根处的疲劳裂纹近似为半椭圆形裂纹，基于断裂力学实现其扩展全过程的三维数值模拟。在此基础上研究初始裂纹的纵向位置和初始裂纹形状对疲劳裂纹扩展过程的影响，阐明扩展过程中的疲劳裂纹的形状变化，以及疲劳裂纹关键部位应力强度因子幅值的变化规律。研究表明：对于典型的正交异性钢桥面板纵肋与顶板焊缝，在纵向一段范围内，初始裂纹的纵向位置对裂纹扩展的影响不大；初始裂纹形状对裂纹扩展的影响主要体现在裂纹扩展的初始阶段，经过一段时间的扩展之后，不同形状的初始裂纹将演变为相对稳定的形状；持续一段时间后，裂纹将逐渐变得较为扁长；疲劳裂纹在深度方向上扩展超过约顶板厚度一半时，最深点的扩展速率将会减慢；深度相同的裂纹，形状越扁长时越倾向于向深度方向扩展，越不扁长时越倾向于向长度方向扩展。