摘要:为了研究拉压弯剪不同受力模式下沥青混合料内部的接触力链传递分布情况,明确骨料砂浆不同组分抵抗荷载时的各自贡献水平,基于工业CT与数字图像处理技术获取了骨料颗粒模型,利用PFC3D软件构建了SMA13级配的沥青混合料三维数字化试件并进行了不同受力模式下的虚拟试验,对沥青混合料内部接触力链的传递分布特征以及砂浆骨料不同组分的接触力组成分布情况进行可视化及量化分析,以力链概率作为量化指标对不同受力模式下各类接触力链的分布特征进行统计分析。研究结果表明:利用离散元方法建立的三维数字化模型可以较好地模拟沥青混合料低温力学行为;单轴压缩受力模式下各类接触的强力链占比均为4种受力模式当中的最高水平,骨料间的嵌挤作用为抵抗外载的主要因素,骨料所传递的接触力水平占总接触力的69.9%；间接拉伸与半圆弯拉载荷模式下,沥青砂浆内部与界面位置的强力链占比显著高于骨料间的强力链占比,沥青砂浆所传递的接触力分别占总接触力的50.1%和57.4%,沥青砂浆间的黏结力为抵抗破坏的主导因素；单轴贯入受力模式下沥青砂浆与界面位置的强力链占比略高于骨料间接触的强力链占比,骨料所传递的接触力占总接触力的64.7%。强弱力链占比可以较好地反映沥青混合料不同组分在不同受力模式下的传递载荷能力,依据研究结果可以从细观结构角度为深入了解沥青混合料的力学行为提供理论依据。

摘要:沥青混合料目标配合比级配组成设计时有多种选择,存在如何获得最优级配的问题,这关乎配合比设计的质量,直接影响铺面质量和路面的服役寿命,为此需要一种科学方法进行级配优选。基于优选理论,分析混合料性能指标特征,构建非定量指标、常规定量指标及路用性能指标3层次优选指标体系；设计3组典型级配,开展典型性能试验和分析,得到各评价指标值；采用德尔斐专家调查法进行隶属度、盲度分析和总体认识度指标赋权；采用灰度模型理论,对评价指标进行归一化处理,对各指标进行关联度分析,逐级对灰度模型体系进行综合评价和排序,根据排序结果最终选出最优的目标配合比级配。研究中,提出了灰度模型分析法的指标体系和流程,并讨论了方法中分辨系数的取值对优选结果的影响。结果表明:该方法可系统全面分析级配组成对应的性能指标体系,可筛选出符合路用性能指标的最优特征,可为沥青混合料目标配合比设计的级配优选提供一种有效技术方法。

摘要:为了实现水泥稳碎石基层整体性质量客观和公正的评价,消除7 d取芯芯样质量评判的随意性、弥补因不考虑气候条件和公路等级等因素对施工质量评价的局限性,选择高速、一级、二级和三级共5条公路,对7 d龄期的水泥稳定粒料类基层进行了大量的取芯试验,系统地对取芯芯样的形态进行了调研、统计和分析,根据芯样的完整程度,将其分为完整类、残缺类和松散类3类,芯样完整性的差异代表其扩散荷载应力能力的不同,根据芯样的致密程度,将芯样进一步分成8级,芯样致密性的不同体现服役功能性差别,提出了评价路段芯样完整率的计算方法,确定了芯样完整率技术标准的确定原则,对于季冻区宜采用F（Ⅰ+Ⅱ）作为评价指标,对于非季冻区宜采用F（Ⅰ）作为评价指标,并根据回归曲线,提出了不同区域不同等级道路7 d龄期内的芯样完整率技术标准。结果表明:芯样完整率与道路等级呈线性关系,道路等级对其影响幅度为2%～9%,养生模式的影响幅度为10%左右,气候因素的影响幅度为5%左右。研究成果实现了对半刚性基层取芯芯样质量和整体性质量的定量化评价。

摘要:裂隙岩体中隧道开挖会诱发强烈的流固耦合效应,从而引发显著的岩体损伤和水压力扰动,针对该问题,首先建立了一种计算裂隙岩体中隧道开挖和后续排水诱发损伤和裂隙变形的流固耦合模型,然后对不同参数化裂隙网络进行了模拟,最后针对模拟结果给出了实例分析。研究结果表明:所建模型可有效模拟含裂隙网络的岩体中隧道开挖和后续排水降压过程以及岩体损伤发展、裂隙变形和地下水渗流过程；岩体裂隙网络显著影响应力分布的均匀性,隧道开挖和地下水渗流的耦合作用造成隧道周围极易出现高应力区,且局部应力、裂隙变形和水压力之间呈现出显著相关性；不同裂隙网络的分布特征在隧道开挖诱发损伤发展中起到主导作用,进而影响隧道开挖扰动区和损伤区的形成与发展程度。

摘要:为明确松动荷载作用下,衬砌裂缝特征对结构承载性能的影响,通过1∶10模型试验和数值分析研究了带裂缝结构的受力变形特征、破坏模式和极限承载能力。结果表明:对于预制裂缝长度不超过L/3（试件纵向长度）、深度不超过0.7H（试件厚度）的试件,裂缝发展存在阶段性特征,试件破坏由拱腰失效引起,属于延性破坏。对于预制裂缝长度不低于2L/3或深度不低于0.9H的试件,裂缝发展过程不存在阶段性特征,试件破坏由拱顶失效引起,属于脆性破坏；随裂缝长度和深度增加,结构极限承载力降低。当预制裂缝长度为L/3且深度为0.3H、0.7H、0.9H,以及长度为2L/3且深度为0.3H、0.7H时,试件极限承载力依次为完整试件的86.96%、78.26%、73.91%、69.57%、60.87%。相比于裂缝深度,纵向长度对结构承载性能影响更明显,可作为裂缝评价的重要指标；提出了基于裂缝特征的衬砌承载力预测公式,可明确带裂衬砌的极限承载力,为结构性能评估、加固时机及加固参数的选取提供依据。

摘要:为改良淤泥强度,环保、高效解决疏浚淤泥处理问题,采用生物酶联合水泥对淤泥进行固化处理。通过无侧限抗压强度试验、直接剪切试验初步分析了生物酶对水泥固化淤泥强度的影响规律,并通过阳离子交换量试验（CEC）、电动电位试验、扫描电镜测试（SEM）、X射线衍射试验（XRD）和红外光谱试验（FTIR）等手段进一步探究了其协同固化机理。结果表明:生物酶联合水泥固化处理对淤泥强度有明显提升效果,其强度最高可提升73.8%,且生物酶掺量、种类、养护龄期影响其固化效果,但生物酶不和土体内矿物发生化学反应；生物酶和水泥的联合固化作用主要通过促进淤泥内阳离子交换作用,降低土体的电动电位,提高水泥水化产物的胶凝作用,促进活性黏土矿物的胶结以及催化包膜结构的形成实现；各类生物酶中,路易酶的固化效果最好,其水泥固化淤泥7 d无侧限抗压强度达378.8 kPa、黏聚力达307 kPa、内摩擦角达52.3°,相比水泥固化淤泥分别提高73.8%、33.2%和55.2%。

摘要:为加强危险货物道路运输风险源头管控,以危货运输车辆行驶轨迹数据为分析对象,研究安全、经济且符合企业自身偏好的道路运输路径优化选择问题,提出了基于偏好、上下文感知的危险货物道路运输个性化路径推荐方法。首先对危货运输车辆历史轨迹数据进行处理,通过提取路径安全和经济性特征学习危货运输企业的路径偏好,在此基础上,综合考虑偏好向量间的距离和方向相似性,提出了改进的K-means偏好聚类算法(improved K-means clustering algorithm based on distance and direction similarity measurement,DDM-K-means),获取了路径偏好类别；其次,依据运输任务执行的时间、天气、运距三方面信息,建立了路径上下文向量,并运用Rock聚类算法划分路径的上下文类别,与路径偏好类别共同构成路径信息；最终,基于神经协同过滤提出了危险货物道路运输路径选择优化算法(optimal route selection algorithm based on neural collaborative filtering,NCF-ORS),得到了危货运输企业对各路径类别的偏好排序,从而为企业推荐最优路径。与基线算法比较分析,结果表明危险货物道路运输个性化路径推荐方法,平均绝对百分比误差最低。研究结果有助于挖掘车辆轨迹数据中更多的潜在信息,提升个性化路径推荐能力,可为危货运输企业的选线问题提供决策支持。

摘要:为缓解驾驶人在草原公路行驶产生的驾驶疲劳,设计一种基于个体信息需求的防疲劳预警策略,采用问卷调查将驾驶人划分成视觉型、听觉型和触觉型3类,综合考虑不同类型驾驶人的个性化信息需求,设计路端预警、车端预警和车端路端协同预警3种草原公路驾驶疲劳预警策略,选取21名驾驶人开展驾驶模拟实验,采集驾驶人KSS量表数据、对预警策略的主观评价数据和驾驶行为数据,利用描述性分析、统计分析和基于熵权的TOPSIS综合分析等方法,进行3种驾驶疲劳预警策略的效果测试。结果表明:驾驶人对3种预警策略的接受程度均较高；3种驾驶疲劳预警策略均可以不同程度地缓解驾驶疲劳状态,协同预警策略优于其他两种策略,且疲劳程度越深,缓解效果越显著。基于驾驶人差异化信息需求的车端路端协同防疲劳预警策略有助于提升草原公路驾驶疲劳预防效果。

摘要:相交道路右转车辆干扰下的直行车辆轨迹扰动现象成为城市道路信号交叉口交通运行的安全隐患,为提高直行车驾驶人对驶入右转车辆的应对能力并做出正确决策,对于直行车辆扰动轨迹的可靠预测至关重要。研究通过将不同状态下的直行车辆轨迹分布特征与相交道路右转车运行信息相关联,在车辆受扰轨迹识别的基础上将碰撞时间（TTC）指标作为输入层加入模型,构建了3层高斯混合-输入输出隐马尔可夫模型（GMM-IOHMM）,提出了一种考虑信号交叉口被交道路右转车对本面直行车作用程度的直行车辆受扰轨迹预测方法。实验结果表明:改进模型相比于传统的隐马尔可夫模型（HMM）在模型训练时能够更好地拟合实际的轨迹数据,且相比于传统的时间序列模型,GMM-IOHMM模型的拟合效果取得较大提升；可将TTC≤4.5 s且偏航角大于2.35°作为直行车辆轨迹扰动的判别标准。轨迹预测结果能够更加准确地判断直行车辆与周围车辆发生冲突的可能性,可作为受扰直行车及同行其他车辆辅助驾驶系统设计的重要依据。

摘要:为深入探究离心脱水技术在处理主要由黏性土组成的建筑废弃泥浆时的内在机理及其影响因素,利用分段线性化方法,充分考虑黏性土中渗流的非达西特性以及土体变形的非线性特征,建立在离心作用下能够考虑其非达西渗流特性的泥浆脱水分析模型。通过与已有研究成果及室内试验结果的对比,证明了该模型的有效性。在此基础上,分析了模型参数对脱水过程的影响。研究结果表明:脱水速度和最终土水界面位移量随着电机转速的增大而增大；增加泥浆初始厚度会增大最终土水界面位移量,但会降低初期的土水界面移动速度；压缩指数在初期对土水界面位移的影响并不明显,但其增大会导致最终土水界面位移量的增加；非达西渗流参数的增大会导致土水界面位移的减少,但通过提升电机转速,可以有效地降低非达西渗流对脱水效果的不利影响。研究成果可为离心脱水技术在建筑废弃泥浆处理中的进一步优化与应用提供借鉴和参考。

摘要:为更加准确地进行交通量预测,针对传统的BP神经网络随机赋值、收敛速度慢等问题,提出了改进麻雀搜索算法（sparrow search algorithm,SSA）优化的BP神经网络预测模型。该模型结合SSA位置更新原理和鸡群优化算法中公鸡位置更新方法对麻雀搜索算法进行改进,在避免算法陷入局部最优和位置更新无效的同时有效地提高了算法的收敛速度。利用改进麻雀搜索算法对BP神经网络的权值和阈值进行寻优赋值,得到了改进SSA-BP神经网络预测模型。利用交通量数据,对LSTM神经网络、BP神经网络、SSA-BP神经网络和改进SSA-BP神经网络4种预测模型进行训练和测试,以MAE、MAPE、MSE、RMSE和EC 5个指标对预测结果进行对比分析。结果表明:BP神经网络优于LSTM神经网络,且麻雀搜索算法优化BP神经网络预测模型相较于BP神经网络预测模型MAE降低了0.28 veh/(3 min)、MAPE降低了1%、MSE降低了2.72 veh/(3 min)、RMSE降低了 0.04；改进麻雀搜索算法优化BP神经网络预测模型相较于BP神经网络预测模型MAE降低了1.31 veh/(3 min)、MAPE降低了4%、MSE降低了9.2 veh/(3 min)、RMSE降低了0.18,且拟合度更接近于1。改进SSA-BP预测模型的性能优于SSA-BP神经网络预测模型,且有效提高了BP神经网络的预测精度,拟合度达到0.98,该模型适用于交通量预测,能够为智能交通系统提供可靠的预测值。

摘要:为了解城市居民出行方式选择过程,完善公交优先策略的管控措施,对城市居民出行方式选择演化博弈模型展开研究。基于行为经济学理论,以前景理论为基础,引入心理账户理论,构建收益账户和损失账户。运用演化博弈理论,构建出行者与政府部门之间的演化博弈模型,通过复制动态方程分析双方策略的动态演化过程及稳定性条件。给出了系统最优状态与系统波动状态的约束条件,并从政府部门感知与出行者感知两方面解释了现实情况下,演化趋势未能达到理想状态的主要原因,提出目前政府部门管控措施存在的主要问题。运用MATLAB进行数值仿真,引入政府补贴动态绩效支付模式对模型进行优化,得到稳定状态下出行者选择公交出行概率为0.33,政府参与管控的概率为0.92,并进行了效价参数敏感性分析。研究结果表明:政府应主要从降低公交出行费用、适当提高私家车的出行费用成本以及缩短公交出行时间等方面优化公交管控策略,才能显著提升城市居民选择公交出行的概率。研究成果能够为城市交通出行规划与公交优先策略优化提供理论依据。

摘要:为研究一种组合减隔震体系在九度地震区高铁简支梁桥中的可行性及适应性,以某九度强震区高铁典型32 m简支箱梁为原型,开展了1∶10缩尺模型的3跨简支梁全桥振动台试验。采用15组近断层地震波按多遇、设计、罕遇地震强度进行纵向+竖向、横向+竖向联合输入,采集试验过程中桥梁关键构件地震位移、加速度、钢筋应变等响应数据,观测各地震输入工况后桥梁损伤情况,综合分析试验现象和实测数据。结果表明:采用双曲面减隔震支座+榫形金属减震限位装置+钢防落梁组合减隔震体系后,多遇地震下,桥墩保持弹性状态,墩梁相对位移较小,主梁横向和竖向加速度分别控制在0.3g和0.5g以内,保障了行车安全；设计地震作用下,组合减隔震体系发挥了良好的减隔震效果,耗散了地震能量,墩梁相对位移控制在20 mm以下,桥墩发生轻微损伤,其位移延性比小于1.2；罕遇地震作用下,组合减隔震体系稳定工作,保证了主梁不发生落梁震害和跳梁风险,桥墩发生中等损伤,其位移延性比控制在2.2以下,没有倒塌风险。组合减隔震体系实现了9度地震区高铁32 m跨简支箱梁各项抗震性能目标,可为今后9度地震区高铁简支梁桥减隔震设计提供试验依据。

摘要:为深入研究高温高含冰量冻土的力学特性与变形机制,以不同含冰量的冻结砂土为研究对象,通过开展-1.5 ℃下的三轴压缩试验,讨论了围压和含冰量对冻结砂土力学特性的影响,并分析了常规饱和冻土与高含冰量冻土在变形机制上的差异。结果表明:针对砂土提出的“冰砂混合,分层压实,下部补水”的制样方法可制出土颗粒分布均匀的高含冰量饱和冻土试样；高含冰量冻结砂土与饱和冻结砂土的强度和体变差异很大,但不同含冰量的高含冰量冻结砂土的应力应变关系和体变很接近；不同围压下的67%含冰质量分数冻结砂土均为应变软化型,且随着围压的增大,试样应变软化的程度逐渐降低,体变逐渐由体胀向体缩转化；饱和冻结砂土受力时是由土颗粒、冰和未冻水共同承担；而高含冰量冻结砂土主要由冰直接承担外力,冰中夹杂的土颗粒间接地影响了冰的力学性质。

摘要:为揭示冻土温度、流变特性对桩基承载性能的作用效应,进行温度、流变响应试验分析,采用自行设计的大型冻土桩基承载性能试验装置,开展了不同地温、不同加载过程下桩基承载特性模型试验,分析了轴力与侧摩阻力的温度、流变响应。结果表明:地基温度对桩基刚度具有显著影响,温度较高（约-3 ℃）时,刚度仅为温度较低（约-6 ℃）时的1/10。其次,温度较低时,轴力沿深度迅速衰减,侧摩阻力呈上大下小,桩体上部（约1/3）主要承载；温度较高时,轴力分布平缓,深部侧摩阻力发挥程度相应提高。再者,流变效应对侧摩阻力的发展、变化存在显著影响,持荷阶段流变导致的侧摩阻力降低逾200 kPa。此外,流变效应亦受地基温度及荷载水平的影响:地温较高时,流变导致的侧摩阻力松弛近乎初值的50%；荷载水平升高时,流变效应呈现先增大后减小的趋势。冻土地基中桩基础承载性能具有显著的温度、流变响应,实际工程设计、运维必须予以考虑,研究结果可为工程实践提供理论支撑。

摘要:为解决内置式永磁同步电机径向电磁力引起的电磁振动问题,提出一种分段永磁体采用Halbach充磁方式同时转子开设辅助槽的电机拓扑结构。首先,对电机气隙磁密、径向电磁力、电磁振动原理进行推导与分析,并建立有限元模型。其次,提出基于电磁场和机械场耦合的电磁振动分析方案,对电机径向电磁力进行时间空间阶次傅里叶分解,在机械场中,分析电机定子在不同频率下的振动加速度幅值大小,并计算出定子各阶模态。在此基础上,基于响应面法和多目标遗传算法构建电机参数敏感度分层优化方案,并求得样本点帕累托前沿从而确定电机最优参数,将优化后的电机与普通V型内置式电机进行比较。最后,在机械场中仿真得到转子所受等效应力和总变形,验证得所提电机结构符合机械设计要求。分析结果表明:所提出结构电机在不损失电磁转矩的基础上,径向电磁力幅值大幅度降低,抑制了齿槽转矩,改善了气隙磁密和反电势的正弦度,在提高电机电磁性能的同时抑制了电磁振动的发生。

摘要:为了进一步分析影响舰船电场的不同因素,提高舰艇水下静电场仿真分析中电偶极子建模方法的准确性,研究产生舰艇水下腐蚀静电场的腐蚀电化学原理和特性,从腐蚀电流密度的角度推导船体-螺旋桨电偶腐蚀电流表达式,并利用镜像法求解出了空气海水二层模型下水平和垂直电偶极子电场解析式。建立基于舰艇腐蚀电流电偶极子的电场解析模型,在此基础上利用数值仿真对一中型舰艇水下50 m测线上的电场进行分析。结果表明:在设定变化范围内,船体腐蚀电位、螺旋桨腐蚀电位、船体浸水面积、螺旋桨浸水面积、海水温度、海水电导率对舰艇水下腐蚀静电场的影响程度分别约为29%、23%、53%、82%、30%和67%。仿真结果和电场解析模型可以为进一步研究舰艇水下腐蚀静电场特征及防护方法提供有力的理论支撑。

摘要:为了改善磁悬浮汽车的基础性能,基于目前国内外永磁电动悬浮的研究现状,提出了一种基于更优磁化角的永磁电动轮结构。首先从原理的角度分析磁化角度变化实现更优电动轮结构的理论合理性,通过优化环形永磁电动轮的磁化角可以增加单极对的永磁体数量增加外围磁场强度,并利用等效面电流法推导得出更简洁的解析计算公式,分析得到了永磁电动轮与导体板之间的结构关系、磁场特性和涡流分布特点；然后在三维电磁仿真优化方面,从磁场、悬浮力、驱动力、浮重比和浮驱比等多个性能参数对比传统的永磁电动轮和改进的永磁电动轮。结果验证了改进后的永磁电动轮结构对其悬浮-驱动一体化功能具有有益提升,并从解析计算和实验分析两个角度共同验证三维电磁仿真的准确性和可靠性,为后续设计优化工作提供了可靠手段。这种Halbach阵列永磁电动轮的优化方案有助于磁悬浮概念车的基础性能提升,为“碳达峰、碳中和”背景下新型绿色环保交通工具的形成提供了可行的技术选择。