Robust traffic assignment model: Formulation,solution algorithms and empirical application

ABSTRACT

The deterministic traffic assignment problem based on Wardrop's first criterion of traffic network utilization has been widely studied in the literature. However, the assumption of deterministic travel times in these models is restrictive, given the large degree of uncertainty prevalent in urban transportation networks. In this context, this paper proposes a robust traffic assignment model that generalizes Wardrop's principle of traffic network equilibrium to networks with stochastic and correlated link travel times and incorporates the aversion of commuters to unreliable routes.

The user response to travel time uncertainty is modeled using the robust cost (RC) measure (defined as a weighted combination of the mean and standard deviation of path travel time) and the corresponding robust user equilibrium (UE) conditions are defined. The robust traffic assignment problem (RTAP) is subsequently formulated as a Variational Inequality problem. To solve the RTAP, a Gradient Projection algorithm is proposed, which involves solving a series of minimum RC path sub-problems that are theoretically and practically harder than deterministic shortest path problems. In addition, an origin-based heuristic is proposed to enhance computational performance on large networks. Numerical experiments examine the computational performance and convergence characteristics of the exact algorithm and establish the accuracy and efficiency of the origin-based heuristic on various real-world networks. Finally, the proposed RTA model is applied to the Chennai road network using empirical data, and its benefits as a normative benchmark are quantified through comparisons against the standard UE and System Optimum (SO) models.     

高墩连续刚构左右幅相连横向抗风分析

高墩大跨径连续刚构桥梁主墩横向抗风设计问题突出,多以增大主墩底部尺寸来解决,但变截面高墩容易造成施工不便和影响美观。对分幅桥梁,笔者认为可将左右幅0#块用外伸横隔板相连,双幅桥梁的主墩共同承担横向风荷载。以龙门大桥为例,用Midas建立单幅桥梁和双幅相连桥梁的两个模型,比较各自的内力和稳定性,再应用ANSYS对受力复杂的0#块及其外伸隔板作三维实体仿真分析。结果表明,双幅桥梁相连后可有效减少墩底内力,提高整体稳定性。     

高速公路连续箱梁桥独柱墩横向抗倾覆计算及安全性评估

连续梁桥由于结构刚度大、桥面变形小、动力性能好、变形曲线平顺、有利于高速行车等优点,是中小型桥梁的主要结构形式之一,得到了广泛的应用和发展。但是由于超载、偏载以及支座布置不合理等原因,近年来我国连续梁桥出现了多例整体失稳的事故,且事故大多出现在独柱墩连续梁桥上。针对最近发生的独柱墩桥梁倾覆事件,采用有限元程序Midas Civil对拟建的武深高速公路项目中连续箱梁桥独柱墩抗倾覆系数及独柱墩处箱梁支座转角进行验算,并与规范及《广东省高速公路独柱墩连续箱梁桥横向抗倾覆安全性评估验算指导意见》中要求的指标进行对比,对连续箱梁桥独柱墩横向抗倾覆安全性进行合理评估。     

汕头苏埃隧道方案设计关键技术研究

根据汕头苏埃隧道的建设条件,对工程方案设计中的几个技术难点进行研究,并提出解决方案。通过采用"多级分流"理念,实现隧道与北岸4条城市主干道的交通衔接;选择"抛石+排水板"方案解决海域深厚淤泥地层中的围堰设计;8度高烈度震区选择合理的抗震减震措施解决隧道结构抗震;采取双道密封垫和加大密封垫断面的防水设计,满足地震时管片接缝张开量大的防水要求;针对复杂地层,对盾构选型和配置提出建议;对海底凸起进入隧道内的硬岩进行爆破预处理,以降低盾构施工风险。     

小直径盾构施工中管片纵向应力监测研究

为了探索小直径盾构法隧道在施工过程中管片纵向应力的变化规律,对北京槐房再生水厂污水隧道管片纵向应力进行了现场监测:将第976环、第1 054环管片分别设为第1和第2监测断面,2监测断面各预埋5个纵向应力计,各监测断面从本监测断面管片安装后即开始监测,当盾构掘进至第1 129环时停止监测。研究表明:1)在管片离开盾尾50环后,其纵向应力波动值小于管片拼装期间应力值的5%。2)在盾构掘进期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力值越小。3)在管片拼装期间,管片距离盾构越远,其纵向压应力经历了先增大后减小的过程。4)管片距离盾构108环后,该管片纵向压应力趋近于0.2~0.3 MPa。5)随着盾构推进,管片纵向应力经历了4个阶段的变化过程,即周期性剧烈波动阶段—动态稳定阶段—逐渐衰减阶段—趋于稳定阶段。     

薄基岩顶板隧道爆破施工围岩稳定性分析

为更有效地进行薄基岩顶板条件下隧道施工安全控制,以某高速公路隧道为工程背景,运用数值模拟的方法,分别研究不同顶板厚度下隧道爆破施工引起的围岩振速分布特征及其对围岩的损伤情况,并进行围岩稳定性分析。结果表明:1)当顶板厚度在5 m及以上时,围岩是稳定的;2)当顶板厚度为3 m时,最危险横断面上基岩顶板内开始产生严重的拉伸裂缝及一些径向裂缝,将形成超挖;3)当顶板厚度≤2 m时,径向裂缝贯穿顶板岩体,围岩稳定性较差,在掌子面后1 m内可能发生塌落、掉块等事故。     

大断面异形盾构隧道弯矩传递系数原型加载试验研究

由于异形盾构隧道特殊的结构断面型式,管片设计暂无相关规范可循,故基于原型三环管片力学加载试验对异形盾构管片环向接头弯矩传递系数进行研究,研究结果表明:1)随埋深增加,异形盾构管片结构整体刚度提升,但由于各接头刚度与相邻管片结构刚度比随埋深增加变化规律不一致,异形盾构管片接头弯矩传递能力呈部分减弱部分增强的现象;2)同埋深条件下,随着侧压力系数的增加,除右拱腰处接头外,其余接头弯矩传递能力随着接头刚度与相邻管片结构刚度比的增大而逐渐增强;3)随着埋深增加,各接头弯矩传递能力对侧压力系数的敏感程度逐渐减弱;4)极限破坏后,异形盾构管片内外弧面裂缝的分布规律证明了明显的弯矩传递现象。     

“中—尼—印铁路通道”线路设计及建设可行性分析

随着我国"一带一路"倡议的推进,跨国运输通道的建设成为倡议实施的关键环节之一,而我国建设复杂地质条件下跨国基础设施的经验尚不丰富。"中—尼—印铁路通道"是一条途经尼泊尔,连接中国和印度2个大国的运输通道,基于实地考察,分析该通道建设的必要性及建成后的效益,对线路进行初步规划,并总结该通道建设的难点:铁路轨道坡度大;沿线区域地质构造复杂;周边基础设施落后,施工条件恶劣;大量深长隧道以及大跨径高桥梁;环境以及气候条件复杂。同时对沿线隧道以及桥梁的建设可行性进行分析,并给出施工建议:沿线隧道采用以TBM法为主、钻爆法为辅的施工方法;桥梁建设则因地制宜,根据不同区间的地质特点,采用相应的建设方法。     

复杂地形条件下桥隧相连隧道洞口结构设计研究

蒙华铁路坪桥1号隧道进口洞顶基岩外凸、洞顶以下岩面高且直立、洞顶上部地形偏压高陡,地形条件极其复杂。营盘山大桥与坪桥1号隧道进口紧密相连,存在桥台与隧道洞门结构相互干扰以及边坡防护、隧道出洞和洞口场地布置等一系列难题,设计难度极大。为解决这些难题,通过对现场实际地形、地质情况进行研究,对比分析"整体式"与"分离式"桥隧相连结构的优缺点,提出桥台与隧道相结合的"整体式"桥隧相连结构方案;同时,针对地形偏压高陡,提出非对称结构设计方案,实现了隧道"零"仰坡出洞,解决了洞口边坡防护的难题;最后,提出架立临时贝雷梁的方案,解决了隧道出洞及洞口场地布置的难题。     

极高地应力软岩隧道超前导洞应力释放及多层支护变形控制技术

为了解决极高地应力软岩隧道大变形控制难题,以兰渝铁路木寨岭隧道岭脊核心段施工为例,通过现场试验和数据分析,得到如下主要结论:1)提出了"先放后抗,抗放结合,锚固加强"的变形控制理念;2)得出了该隧道岭脊核心段"超前导洞应力释放+圆形4层支护结构+径向注浆+长锚杆+长锚索"综合变形控制方案;3)超前导洞应力释放效果明显,正洞累计变形减小幅度约为34%;4)得到了圆形多层支护结构变形规律;5)累计变形均控制在设计预留变形量内,保证了该隧道岭脊核心段大变形控制效果。