摘要:为解决当前沥青铺面拌合场质量状态测评评价方法片面、指标单一,体系不完整的问题,合理设计沥青铺面拌合场质量状态评价和预测体系,以有效推进铺面质量管理技术进步,提升质量保证能力,提高混合料品质和铺面工程服役寿命。应用灰色模型理论,通过拌合场质量状态的灰色系统特性和质量管理的技术特征分析,提出沥青铺面拌合场质量状态灰色模型评价程序；确定测评指标层级和评测参数,建立了沥青铺面工程拌合场质量状态评测二级指标体系,继而实现沥青铺面拌合场质量状态评价和预测。分析中,基于专家调查法提出指标权重赋权分析方法,获得了指标评测特征向量,计算分析了特征数据序列的参照关联系数,实现了灰色模型评测体系的构建；明确了沥青铺面拌合场质量评测结果,确定了质量状态优劣排序方法。研究结果表明:可筛选高权重的二级指标构建简化的灰色模型体系,进而提高评价区分度和效率,实现质量状态评测和质量趋势预测；分辨系数ρ可作为区分度控制的指标,适合在绩效分值测算中作为控制参数合理运用；同时,通过体系的构建及权重特征的分析,进一步明确了沥青铺面拌合场质量管理的核心内容和关键环节。灰色模型评测方法能够显著提高沥青铺面拌合场质量管理的科学性和可操作性,丰富铺面工程质量管控技术。

摘要:为预测具有不完美界面的聚合物基纤维增强复合材料在时域下的黏弹性响应,在细观力学均匀化模型的基础上,研究了基体黏弹性对复合材料宏/细观特性的影响。根据弹性-黏弹性对应原理建立了基于均匀化理论的复合材料黏弹性性能评估方法,即将边值问题和材料均匀化本构引入Laplace域中进行求解,然后将材料的宏/细观响应通过性能较稳定的Zakian方法转化到时域当中,从而避免对含有积分形式的黏弹性本构进行分步迭代。另外,与经典唯象理论以及数值方法不同,细观力学方法LEHT采用了Trefftz概念,即通过求解偏微分方程得到微元体内部位移和应力的解析表达。引入带有刚度的弹簧模型用于描述界面处的损伤情况,并与纤维/基体的解析表达的函数正交性结合,实现了界面的精确模拟。最后通过周期性变分原理对晶胞施加周期性边界条件,并建立宏观均匀化本构用于预测材料的宏观性能。结果表明:该方法不仅能实现材料长期性能的高效预测,同时还原了代表性晶胞内的局部应力重分布来解释宏观模量衰退的影响。

摘要:为了对车辆在复杂异质交通流环境下（如出口匝道处）的侧向和纵向二维运动进行建模和预测,首先提出虚拟边界场概念,从微观层面上分析虚拟边界场对驾驶行为的作用,并据此建立虚拟边界场模型。同时考虑周围车辆的影响,将虚拟边界场理论与二维智能驾驶模型（intelligent driver model,IDM）结合,提出了基于虚拟边界场的二维IDM模型,刻画和预测车辆的二维轨迹。采用动态时间规整（dynamic time marping,DTW）的边界场优化方法对模型参数进行标定,并对模型的有效性进行验证。采用粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）求解出最优虚拟边界场位置,并进行误差分析。结果表明:针对Mirror-Traffic数据,车辆轨迹的预测误差可控制在3.1%~8.2%,针对NGSIM数据的轨迹预测误差可控制在3.8%~28.2%,所提出的模型能够描述并预测传统车辆在匝道处混合交通流环境下的横向和侧向的二维运动。所提出的方法可以为自动驾驶车辆在混合交通流中的轨迹规划提供基础信息。

摘要:为探索人工驾驶车辆（human driven vehicle,HDV）与自动驾驶车辆（connected and autonomous vehicle,CAV）构成的新型混合交通流的运行规律,研究不同管理车道设置策略对城市快速路新型混合交通流产生的影响。首先,基于不同种类车辆间跟驰与专用道选择概率间的耦合关系,定量描述了不同管理车道设置策略条件下快速路通行能力演变机理。基于此,利用SUMO仿真平台分析了新型混合交通流条件下车辆延误的变化规律。最后,通过对车辆换道类型与换道间隙分析,研究了不同管理车道设置策略对交通流车辆间碰撞风险的影响。结果表明:CAV渗透率低于30%或大于80%,且只限制HDV在普通车道通行时,通行能力最大；CAV渗透率介于30%~80%之间,应考虑设置公交和CAV专用车道；设置公交和CAV专用车道但不限制其通行路权时,路段平均延误最小且几乎不受CAV渗透率的影响；当只为CAV或多乘员车辆（high-occupancy vehicle,HOV）设置管理车道时,会增加车辆碰撞风险。这说明CAV渗透率是建立合理的管理车道设置策略的重要参考因素,CAV渗透率对设置管理车道路段的通行能力有很大影响,而路段平均延误和交通流车辆间碰撞风险则更受管理车道设置策略的影响。

摘要:为研究隧底围岩脱空对水-力耦合作用下重载铁路隧道动力响应特性的影响,采用现场试验与数值模拟相结合的方法,分别以竖向位移、孔隙水压力和竖向动应力作为评价指标,分析了不同脱空形状（椭圆、余弦和矩形）下富水隧底结构的动力响应规律,提出了一种符合实际的脱空形状,确定了富水隧底围岩的脱空阙值。研究结果表明:随着脱空宽度的增加,隧道底部结构动力响应不断增大,且脱空宽度超过一定值后动力响应变化加剧,这种现象在脱空区域尤为明显；3种脱空形状下,以矩形脱空动力响应最大,椭圆形脱空次之,余弦形脱空最小；其中,椭圆形脱空最符合实际,该脱空下基底动力响应是无脱空情况下的4.2倍,隧道底部围岩脱空阙值为0.6 m。研究结果可为富水重载铁路隧道行车安全及脱空病害整治提供依据。

摘要:近年来水运行业日新月异导致船桥碰撞事故频发,采用桥梁防撞设施虽能抵御船舶撞击作用,但仍缺少对船桥碰撞全过程的再现与量化分析。为绘制船艏在大变形情况下撞击力与撞深的定量关系,再现船桥碰撞过程,首先采用大质量水平冲击试验装置,对500 DWT无球鼻艏的缩尺船艏模型开展多次连续累积碰撞试验。其次采用大型有限元分析软件LS-DYNA建立精细化缩尺船艏模型,并通过重启动功能对多次连续累积碰撞开展仿真分析,与试验结果比较分析。试验与有限元分析结果表明:随着撞击次数的累加,缩尺船艏模型的单次撞击力峰值和累积撞深均逐步加大,而每次撞深增量和碰撞时间均逐步减小。船艏模型结构碰撞损伤深度与吸收的能量有基本确定的对应关系。

摘要:为探讨梁轨非线性互制作用下连续梁桥上双块式无砟轨道系统静动力荷载下结构响应,预测桥上无砟轨道结构的疲劳寿命,基于梁轨相互作用原理与车辆-轨道-桥梁耦合动力学原理,以昌景黄铁路某(40+64+40)m连续梁为研究对象,采用有限元方法建立了考虑桥梁、支座、底座板、道床板、扣件和钢轨等构件及结构层间非线性约束的连续梁-CRTS双块式无砟轨道的一体化空间分析模型,研究列车静活载作用下桥梁、道床板、底座板及钢轨的动力响应特性与无缝线路纵向力分布规律,分析连续梁桥上无砟轨道结构疲劳特性。结果表明:温度荷载作用下钢轨最大压应力位于连续梁两端,最大拉应力位于桥梁跨中；竖向荷载作用下钢轨最大拉应力位于连续梁桥墩,最大压应力位于桥梁跨中；制动荷载作用下钢轨拉、压应力极值均位于桥梁桥墩；钢轨纵向力由温度荷载控制,最大应力 为143.1 MPa,满足规范要求；列车动载作用下,简支梁和连续梁上钢轨最大拉、压应力相当,道床板最大拉应力出现在连续梁跨中限位凹槽附近,其板底拉应力大于板顶,底座板最大拉应力出现在连续梁主墩附近,且板顶和板底的拉、压应力基本相同；列车动载作用下,钢轨最易破坏处寿命约27.1 a,道床板和底座板在服役期内不会发生疲劳破坏。

摘要:为了量化斜拉索在安装过程中抵抗施工误差干扰的能力,从而提高斜拉桥工业化建造可施工性,提出了一种挖掘装配容差性能的区间反演框架,采用可靠度区间下界描述多源不确定性的极端干扰,将反演过程作为一个可靠性约束的多目标优化问题求解,开发了基于机器学习的解耦式预测算法,通过集成有限元响应预测、可靠度边界计算与代理模型构建,实现了最不利可靠度指标的直接映射。通过算例对斜拉桥的斜拉索装配过程进行了容差规划,结果表明:将不确定性合理量化后,目标斜拉索能容许的最大施工张拉力误差可达到217.4~317.3 kN,其抗误差干扰率为7.29%~12.98%。区间反演方法可以显著避免多重嵌套寻优产生的巨量算力消耗；在保证结构可靠性与设计最优性前提下,有效提升了现场张拉过程的兼容性和可控性。

摘要:为研究聚乙烯醇纤维增强工程水泥基复合材料（polyvinyl alcohol fiber reinforced engineered cementitious composites,PVA-ECC）与玄武岩纤维增强复材筋（basalt fiber reinforced polymer bars,BFRP筋）的黏结性能,以BFRP筋表面形式（缠绕带肋、喷砂缠绕带肋）、锚固长度（5d、7d、9d）、直径（8、10、12 mm）、PVA-ECC保护层厚度（70、25、15、5 mm）和PVA-ECC强度（C50、C80）为参数,设计制作28个PVA-ECC与BFRP筋黏结锚固试件进行拔出试验。通过观察和分析各试件的破坏形态、黏结强度和黏结滑移曲线,探究了各因素对PVA-ECC和BFRP筋的黏结性能的影响规律。最后,通过分析已有本构模型的适用性,根据试验结果建立了BFRP筋与PVA-ECC的黏结滑移本构模型。研究结果表明:较小保护层厚度（5 mm）的试件容易发生劈裂破坏,且黏结强度仅为正常试件的39.59%；BFRP筋表面喷砂可提高最大平均黏结应力；随着锚固长度的降低,BFRP筋与PVA-ECC黏结强度逐渐提高；增大筋材直径的同时保证相对肋高不变可以避免BFRP筋直径增大对黏结性能带来的不利影响；当PVA-ECC强度从50.5 MPa提高至81.3 MPa时,黏结强度提高了45.53%。避免BFRP筋较小的保护层厚度,或增加BFRP筋直径的同时保证相对肋高不变可以保证PVA-ECC与BFRP筋有足够的黏结强度。

摘要:为改善沥青路面施工过程能耗高的问题,采用振动压路机进行沥青混合料压实试验,得到了混合料压实度与碾压遍数之间关系；采用摊铺机进行混合料摊铺试验,得到了混合料摊铺压实度与振动频率之间关系；基于以上研究,建立了压路机数量计算模型、摊铺机作业功率计算模型和压路机作业功率计算模型,进而建立了与摊铺压实度相关的摊铺碾压总体能耗计算模型。进行模型分析表明,通过调节摊铺机的振动频率,可以得到高密实混合料摊铺层,此时摊铺机的功率消耗增加很小,但是可以大幅减少压路机的碾压工作量,显著降低摊铺碾压过程的总体能耗。通过实体工程试验,结果表明:采用所提出的摊铺碾压节能技术,将摊铺机的振动频率从10 Hz提高到35 Hz,可将混合料的摊铺压实度从0.800提高到0.901,摊铺压实作业过程设备的总能耗可降低30.4%,具有显著的节能减排效果。

摘要:为甄别复杂采空区群中的薄弱单元,以某地下石灰石矿山采空区群为工程实例,通过构建离散振动力学模型,和应变改变量相关影响因素分析,创新地提出薄弱单元损伤模态识别法,给出甄别流程,并从算例计算和工程实际应用两方面验证其可靠性。研究结果表明:自振频率和应变模态的甄别指标能准确识别采空区群中的薄弱单元;单体和双体单元损伤都会使采空区群的自振频率甄别指标I_M(k)值大于0,损伤区域的应变模态甄别指标I_N(x)值会明显出现凸起,随着损伤程度增大,I_M(k)值和I_N(x)峰值越来越大；仅顶板B1损伤时,高阶I_M(k)比低阶更灵敏反映损伤变化程度,第四阶指标识别效果更优；仅矿柱Z6损伤时,第二、四阶I_M(k)识别效果更优；B1和Z6共同损伤时,I_M(k)对B1损伤程度变化较于Z6更为敏感,第二阶I_M(k)识别效果更佳。研究成果为地下采空区群安全定量评估开辟了一条新方向。

摘要:为了量化城市轨道交通（以下简称为“城轨”）车辆基地规模对列车运营的影响,在建设规划阶段合理决策车辆基地规模,研究了单一线路下多车辆基地、多交路、多折返站条件下的车辆基地规模分配问题。首先,以列车空驶里程为优化目标,综合考虑不同首发模式,并面向列车运行的不同阶段构建混合整数线性规划模型。其次,以广州13号线远期规划为例验证所提出方法的有效性。最后,探讨了不同首发模式下车辆基地收发车方向、发车能力与折返站开启方案对空驶里程及规模分配结果的影响。研究结果表明:所提出的模型可快速获得经济节约型的车辆基地规模分配结果；此外,车辆基地收发车方向与发车能力对规模分配存在一定影响,不同首发模式下影响程度存在差别,折返站开启方案仅在均匀首发条件下可影响规模分配结果。研究结果为车辆基地规模分配决策提供了一种新的方法,可作为城轨车辆基地规模实际决策的依据。

摘要:为改善普通混凝土电杆自重大、杆身易开裂、承载力低等问题,基于离心成型工艺,调整离心速度、加速度和时间,设计了粗骨料UHPC最优配合比,通过变速离心机制作了6根含粗骨料的UHPC环形电杆,进一步提高了生产效率,采用四点弯曲静力加载,并以钢纤维掺量和配筋率为参数,研究其破坏模式、抗裂性能和承载能力。试验结果表明:电杆破坏方式可分为弹性、裂缝开展和破坏3个阶段；随着钢纤维掺量增加,电杆的主裂缝数量逐渐降低,而细微次裂缝逐渐增多,钢纤维在一定程度上阻碍了裂缝的发展,其受弯承载力提高了42.6%；随着配筋率的增大,电杆的主裂缝数量相差不大,但裂缝长度和宽度明显减小,且抵抗变形能力增强,其受弯承载力提高了63.8%；采用活性粉末混凝土电杆受弯承载力计算方法与试验值较为接近,但相对安全保守,不过随着配筋率和钢纤维掺量的提高,其理论计算值与试验值也越接近。

摘要:为混凝土自锚式悬索桥考虑徐变效应进行倒退分析提供一种计算方法,针对混凝土自锚式悬索桥考虑徐变效应分析需要,基于混凝土徐变机理提出一种倒退分析计算方法。首先以混凝土自锚式悬索桥已知时刻的结构状态为分析基础,引入混凝土倒退徐变系数,通过倒退徐变系数进行徐变效应分析得到加载龄期时的结构状态,然后以加载龄期结构状态为基础,利用徐变系数进行徐变效应分析,即可得到混凝土自锚式悬索桥任意时刻的结构内力及变形状态,整个分析过程的关键在于加载龄期结构内力状态分析。工程实例验证结果表明:混凝土徐变效应倒退分析过程方便简洁,分析结果准确、有效,适用于包括混凝土自锚式悬索桥在内的混凝土结构徐变效应倒退分析,对混凝土结构设计优化及施工过程控制具有一定的指导作用,为混凝土徐变效应分析提供了一种新的研究方法。

摘要:逆变侧电流反馈控制的LCL型并网逆变器广泛地应用于实际中,然而在数字控制下,控制延时改变了系统的相位特性,进而影响系统的稳定性。为此,提出了一种基于自适应陷波滤波器(adaptive notch filter,ANF)的相位超前补偿方法。首先,利用陷波器的相位超前环节对控制延时产生的相位滞后进行补偿,从而避免系统相位在谐振频率处穿越-180°,改善了系统的稳定性并增强其对弱电网的鲁棒性。其次,采用ANF算法对系统的谐振频率进行估计,并根据估计值动态调整陷波频率,扩大了谐振频率稳定区间,进一步提高了系统对LCL参数波动的适应能力。最后,对所提方法进行实验验证,结果表明:基于ANF补偿方案的并网逆变器稳定性良好,且相比传统的陷波方案,该方案对电网阻抗及LCL参数波动具有更好的鲁棒性,更利于LCL并网逆变器在弱电网工况下的控制。

摘要:为了解决自确认气动执行器健康状况评估的问题,提出了一种基于数据驱动的方法,利用执行器正常数据,建立关联向量机回归预测模型,与执行器实际输出作差,获得残差特征值作为事件集；定义健康、亚健康、故障边缘和故障等4个不同健康水平的评价指标作为目标对策集,选用正态分布函数和半梯形函数作为隶属度函数建立表述执行器性能退化程度的基准模型；利用层次分析法融合灰色关联算法和熵值法分别建立局部健康度和综合健康度的权值分配模型；最后采用最小二乘支持向量机确定健康水平。结果表明:该方法可以实现从整体和局部分别对气动执行器进行健康状况评估,具有较好的实用性,能够如实的反映自确认气动执行器的健康状况。

摘要:为提高临近空间飞行器的机动性能,提出一种结合推力矢量的新型自适应滑模控制方法,并搭建闭环最优控制分配系统,实现气动舵面与矢量喷管最优分配,保证飞行器稳定机动飞行。首先为应对机动飞行环境中复杂不确定,设计新型自适应滑模控制器,放宽了现有自适应滑模控制不确定有界性限制,获得确保姿态角稳定跟踪的期望控制力矩。引入推力矢量技术的临近空间飞行器存在多种控制输入,控制分配是机动飞行控制的关键。其次为确保机动飞行稳定安全,从稳定性角度提升分配性能,设计闭环最优控制分配策略,将期望控制力矩精确稳定地分配到执行器,完成气动舵面和矢量喷管协调控制,实现机动飞行中姿态角对参考指令的稳定跟踪。仿真结果表明:推力矢量技术对于扩大临近空间飞行器横纵方向姿态角变化范围具有有效性,同时验证了所设计控制策略能够在复杂不确定影响下保证飞行姿态稳定。