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    桥梁与隧道工程
    基于云模型与异常识别的桥梁技术状态评定方法
    周建庭1,张顺1,聂志新1,何亚辉2
    2019, 38(02): 1-6.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.01
    摘要 ( )   PDF(978KB) ( )  
    针对现行桥梁技术状态评定过程中存在的不确定性以及忽略了主要结构部件对桥梁整体安全使用的影响,提出在评定过程中引入异常识别,并将专门研究不确定性问题的云模型理论与传统的模糊综合分析法相结合,提出一种基于云模型与异常识别的桥梁技术状态评定方法;首先确定各个部件以及结构的权重,然后将评语集、评估数据转换为云模型,并获取在评定过程中引入异常识别前、后的评定结果;最后将该模型应用于某实桥评定中。研究表明:在传统云模型评定中引入异常识别考虑了主要结构部件对桥梁整体安全使用的影响,该模型评价方式更为符合实际工程情况,过程更为客观,结果更为全面。
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    计算模型对简支箱梁和T梁剪力滞结果影响
    张军锋, 朱冰, 李杰, 毛德豪, 陈代海
    2019, 38(02): 7-12.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.02
    摘要 ( )   PDF(789KB) ( )  
    以剪力滞效应为研究对象,分别采用MIDAS和ANSYS两种软件配合不同的荷载形式、单元类型和网格密度对一个简支箱梁模型和一个实际简支T梁结构进行计算对比,分析了模型参数和荷载类型对所得结果的影响,为剪力滞效应的有限元分析提供了参数。研究表明:对于同一计算工况, ANSYS比MIDAS所得应力幅值略大,实体单元比板单元所得应力幅值略大,高密度网格比低密度网格所得应力幅值略大,但偏差大都在±5%以内;当腹板与顶板无承托时,对于任意荷载作用,两种软件的1倍网格板单元即可准确得到顶板的剪力滞效应;当腹板与顶板有承托时,在点荷载和线荷载作用下,可采用板单元进行顶板的剪力滞效应分析,但对面和体荷载,则需要采用实体单元进行分析,并且均可采用1倍网格密度。
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    悬臂施工箱梁腹板开裂成因研究
    洪华, 金肃静, 杨勇勇
    2019, 38(02): 13-18.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.03
    摘要 ( )   PDF(1276KB) ( )  
    基于现实工程中箱梁腹板开裂较为常见现象和腹板开裂成因的复杂性,针对箱梁腹板开裂主要原因,分别从定性和定量角度进行分析探讨。得出如 下结论:①箱梁腹板开裂具体原因主要包括混凝土收缩、温度效应、预应力钢束弯曲引起的径向力以及锚固区压应力带来的泊松效应等,其中由预应力钢 束弯曲引起的径向力和锚固区压应力带来的泊松效应是引起箱梁腹板开裂的主要原因;②利用有限元软件ANSYS通过工程实例对这两个因素引起的腹板开 裂进行了分析,结果显示:箱梁腹板开裂容易发生在腹板预应力束弯起段,且其方向基本垂直于弯起预应力束。
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    地铁循环荷载作用下隧道周边软黏土动力响应特性研究
    蒲黍絛1,叶斌2,王海诚1,郭维祥1,陈再谦1
    2019, 38(02): 19-26.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.04
    摘要 ( )   PDF(772KB) ( )  
    以上海地铁9号线为工程背景,在现场实测的基础上,采用计算程序DBLEAVES对地铁循环荷载作用下隧道周边软黏土的动力响应特性进行了研究。 研究表明:在地铁循环荷载作用下,隧道周边软黏土的沉降规律为绕隧道向外弧形扩散,沉降值越来越小,直至影响范围边界,地表沉降呈沉降槽形式发 展;最大沉降发生在隧道正下方,通过拟合得出土体的最终沉降量为19.8 mm;加速度响应方面,其空间分布形式同沉降规律,隧道右下方土体内的加速 度及其衰减速度均略大于右上方土体;在循环荷载加载初期,土体内的超孔隙水压力上升很快,几乎呈线性发展;随着循环次数的增加,逐渐趋于稳定并 向边界消散;超孔隙水压力比土体的有效应力小得多,隧道下方土体在循环荷载作用下不会发生液化现象。
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    道路与铁道工程
    串联型粘弹粘塑性沥青混合料本构模型的有限元分析
    徐建平1,2, 朱耀庭3
    2019, 38(02): 27-34.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.05
    摘要 ( )   PDF(616KB) ( )  
    为将串联型粘弹-粘塑性本构模型移植到有限元计算中,使其能够对沥青路面结构与时间相关力学行为进行有效模拟和计算,通过编制材料子程序 对本构模型进行了有限元实现。三维广义Maxwell粘弹性模型采用遗传积分进行表征,利用Prony级数特性推导出卷积方程的递推公式,在应变增量条件下 更新应变,获得迭代过程的刚度矩阵;微分型粘塑性本构方程基于径向回退法建立积分子步下的变量演化方程,通过N-R迭代算法解决了收敛性问题,并 利用本构模型的离散化推导,建立了整体迭代过程的一致切线刚度矩阵。通过典型算例对室内试验的与时间相关性行为对比分析,验证了有限元实现的合 理有效性,为沥青路面结构计算提供理论基础和实例分析。
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    排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的离散元仿真
    王荣1,2, 胡昌斌2
    2019, 38(02): 35-43.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.06
    摘要 ( )   PDF(1550KB) ( )  
    为揭示排水沥青混合料单轴静态蠕变试验的细观力学机制,综合室内试验和数值模拟相结合的方法,采用图像识别技术获取车辙板粗集料及孔隙细 观信息,并基于离散元建立单轴静态蠕变试验模型,围绕沥青模量、粘结强度和混合料孔隙率等3个因素对排水沥青混合料高温性能的影响开展了研究。 结果表明:在相同的外荷载作用时间下,模量对永久变形的降幅影响略大于蠕变柔量,模量由1倍提升至5倍,蠕变柔量约降低3.7倍,永久变形降低约4.7 倍;模量增大至4倍后,永久变形量和蠕变柔量的降幅趋于平缓;空隙率由18%提升至22%,蠕变柔量和永久变形量均增大约40%,混合料耐久性明显降低, 空隙率18%-19%阶段对永久变形和蠕变柔量的增幅较为平缓,19%-22%阶段永久变形和蠕变柔量的增幅增大,且接近线性关系;混合料承载力随粘结强度提 高而增大,不同粘结强度(280、300、500 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响基本一致,且低粘结强度(250~300 N)对永久变形量和蠕变柔量的影响远大于 高粘结强度(300~700 N)。在影响蠕变柔量与永久变形计算值可靠度的3个因素中,按可靠度高低排序依次为:粘结强度、空隙率、模量。
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    基于GA灰色神经网络的沥青路面使用性能预测
    陈仕周1,2, 李山1, 熊峰2, 李冠男1
    2019, 38(02): 44-50.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.07
    摘要 ( )   PDF(568KB) ( )  
    为准确预估我国沥青路面使用性能的变化趋势,在传统灰色预测模型GM(1,1)的基础之上,提出了无偏GM(1,1)模型和滑动GM(1,1)模型,并通过遗 传算法(GA)优化后的BP神经网络对传统、无偏与滑动GM(1,1)模型进行了组合,得到了兼顾灰色理论、遗传算法和BP神经网络优点的GA-灰色神经网络组合 预测模型,并以具体实例验证了该模型的有效性。结果表明:传统GM(1,1)模型的平均相对误差为4.67%,无偏GM(1,1)模型的平均相对误差为4.64%,滑动 GM(1,1)模型的平均相对误差为4.63%,灰色神经网络组合模型的平均相对误差为2.41%,而GA-灰色神经网络组合模型平均相对误差仅为0.54%,证明所提 出的组合模型预测精度较高,误差较小,可作为制定路面养护计划的依据。
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    基于熵权可拓理论的施工成本管理绩效评价
    董娜1, 张宁1, 熊峰1, 罗苓隆2, 刘瑜3
    2019, 38(02): 51-58.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.08
    摘要 ( )   PDF(639KB) ( )  
    成本管理绩效评价作为成本管理的重要环节,对引导项目成本管理正向发展具有重要意义。基于当前施工项目管理系统,结合相关规范,在施工项 目成本管理数据归集的基础上,从成本管理总体绩效、流程绩效、直接成本管理绩效、间接成本管理绩效及其他成本管理绩效等5个方面建立了评价指标 体系;利用熵权法确定了指标权重并对结果进行了分析;采用改进的可拓理论建立绩效评价模型,并以某高速公路工程为例进行验证。结果表明:建立的 绩效评价模型不仅可以量化评价施工成本管理水平,还能与工期、质量、安全等相结合,辅助改进项目管理水平;在应用中,随着企业项目数据的积累,模 型可以自行优化完善。
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    港口航道·水利水电·资源环境
    基于惩罚-激励变权的TOPSIS法边坡安全评价模型
    杨春风1, 任雁飞1, 王可意2
    2019, 38(02): 59-64.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.09
    摘要 ( )   PDF(459KB) ( )  
    目前公路边坡稳定性多因素稳定评价模型多采用固定的权重体系,淡化了评价指标复杂系统非线性、涌现性等本质特征,导致评价结果的偏差。针 对上述问题提出基于惩罚-激励变权法的边坡稳定性TOPSIS评价模型,以事故致因理论为基础,从建设规模、地质条件、诱发因素和施工环境4个方面构建 了影响公路边坡稳定性的评价指标体系,结合京新高速张家口段工程建设的应用分析,证明了模型的可行性。研究表明:变权理论能突出劣化指标的负面 影响,使评价结果更加准确;基于惩罚-激励变权的TOPSIS评价模型可为边坡稳定性分析提供更科学的决策。
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    三峡库区(重庆段)土地利用空间冲突类型识别及驱动机制研究
    官冬杰1, 2 , 陈婷1, 和秀娟1, 罗雪1, 罗丽1, 邓慧婷1
    2019, 38(02): 65-71.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.10
    摘要 ( )   PDF(788KB) ( )  
    以三峡库区(重庆段)的遥感解译数据为基础,将研究区域划分为3 175个4×4 km的评价单元,基于景观生态学和土地利用系统特性,构建了土地 利用空间冲突测度模型,以评价单元的土地利用空间冲突测度值为依据划分了4种冲突类型,最后对研究区域土地利用空间冲突的驱动因子进行主成分分 析。结果表明:研究区域的空间冲突在研究时段内整体处于较为严峻状态,重度冲突和中度冲突占比达到55%以上;从空间分布来看,土地利用空间冲突 高值区集中在东北和西南区域,并随着时间推移从东北区域向着西南方向转移,最后以西南地区的主城区为中心向外扩张,一般冲突和轻度冲突类型则分 布在最北端和东南部的边缘地带;1990—2010年的变化趋势显示部分中度冲突类型转化成了重度冲突类型,表明研究区的土地利用空间冲突在不断加强, 冲突地类从林地、草地转换成了湿地、耕地和建设用地;三峡库区(重庆段)的土地利用空间冲突驱动因素可概括为经济发展、人口增长压力和三峡工程 建设。
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    一种基于KPCA和Brovey变换的遥感影像融合方法
    柯宏霞, 高建平
    2019, 38(02): 72-78.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.11
    摘要 ( )   PDF(2800KB) ( )  
    针对PCA-Brovey算法在融合多光谱遥感影像(MS)和全色影像(PAN)方面存在的空间细节特征和光谱特征不能同时得到较大提高的问题,提出一 种基于KPCA-Brovey的遥感影像融合方法。利用核主成分变换(KPCA)算法的非线性光谱数据挖掘的特性,提取多光谱影像中信息量最大的3个主分量KPC1 、KPC2和KPC3;然后利用Brovey 算法对3个主分量和全色波段进行归一化融合运算,使融合结果中的空间信息和光谱信息更丰富。利用武汉区的 Landsat5-TM和佛山区的QuickBird影像进行实验,与PCA-Brovey方法相比,该方法在空间信息和光谱信息方面有明显提高,其中光谱信息提取率分别提高 到96.6%(武汉区)和96.1%(佛山区),光谱相关系数提高到0.907 9(武汉区)和0.897 9(佛山区)。
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    交通运输工程
    基于两次聚类的PWARX驾驶行为辨识模型
    应海宁1, 唐振民2, 韩旭2
    2019, 38(02): 79-85.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.12
    摘要 ( )   PDF(842KB) ( )  
    针对传统基于聚类的PWARX模型依赖先验知识和子空间划分精度不高的问题,提出一种基于两次聚类的PWARX辨识模型改进算法,并将其应用于驾驶 行为建模。首先通过近邻传播算法在样本空间上进行聚类,在所得类簇上用线性模型进行拟合,并通过K-means算法在线性模型的参数空间上进行聚类, 以获得PWA子模型的区域划分,最后在各个子空间上对PWA子模型进行求解。该算法合理利用了近邻传播算法和K-means算法的特点,通过在样本和参数空 间上的两次聚类获得了良好的子模型区域分割效果。并对10名驾驶员的驾驶行为的建模实验结果表明,所提算法的模型辨识的平均准确率达到了91.5%。
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    快速路立交桥区预告标志对驾驶人的影响研究
    黄利华1, 2,赵晓华1, 2,李洋1, 3,荣建1, 2
    2019, 38(02): 86-93.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.13
    摘要 ( )   PDF(761KB) ( )  
    为研究立交桥区多级预告标志现状设置效用,以立交桥匝道类型、三级预告标志设置情况为控制因素,开展驾驶模拟实验获得车辆行驶状态数据, 采用重复测量方差分析及LSD两两对比分析方法分析7种指标。结果表明:7种指标中仅换车道次数呈显著性差异。深入分析换车道行为特征,分析结果表 明:预告标志对换车道行为的影响与立交桥型指路标志是否设置无关;定向、半定向、环形匝道条件下,设置预告标志将增加作用范围内换车道次数,且 关键增加区域位于第三级预告标志前100 m至后方300 m范围内;设置预告标志将提高第2、3次换车道人员比例,分别提高14.61%、2.37%,有效改善驾驶 员换车道行为。
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    基于扎根理论的网络约车服务质量影响因素研究
    任其亮, 赵子玉
    2019, 38(02): 94-101.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.14
    摘要 ( )   PDF(513KB) ( )  
    采用质性研究法探究网络约车服务质量影响因素,能够为网络约车服务质量规制的提出提供基础和依据。通过对交通主管部门、经营者、驾驶员和 乘客的访谈及相关资料的收集进行扎根分析,经开放性编码对基础资料进行概念化和范畴化,主轴编码形成监管部门监管机制、经营者管理方式、驾驶员 服务效率、车辆环境效益、约车平台性能保障5个主范畴,并构建网络约车服务质量影响因素模型。研究表明:监管部门与经营者的监督管理是网络约车 服务质量的基础和保障,驾驶员的综合素质和乘客的乘车环境直接影响乘客的服务质量,网络约车平台作为约车媒介也是影响乘客服务质量不可忽视的一 方面。
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    施工环境下高速公路应急资源调度方法研究
    王薇1, 2, 武毅1, 赵阳1, 瞿卫东1
    2019, 38(02): 102-108.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.15
    摘要 ( )   PDF(691KB) ( )  
    在研究高速公路应急救援系统的过程中,应急资源调度方法是整个高速公路交通事件应急救援系统的核心。以应急救援结束时间最短和应急救援相 关费用最少为目标,充分考虑到高速公路施工区域对路段通行能力的影响,结合高速公路施工区域的性质和特点,采用数学规划的方法建立了基于施工区 通行能力的应急资源调度模型。通过贪婪算法对该模型进行优化求解,进而确定各应急出救点是否参与救援以及经过施工区参与救援的具体时间和能力, 对各个出救点的费用能力比进行比较,从而选择适当的应急出救点进行有效的救援,并以山东高速济青高速段施工区域为例对模型进行了实证分析。分析 结果表明:应用本模型的方案可以使救援费用减少16.036万元,相比降低了13.6%,缩减了救援成本。
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    内支线配船与船舶调度优化
    郑红星1, 李珊珊1, 司羽2
    2019, 38(02): 109-116.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.16
    摘要 ( )   PDF(507KB) ( )  
    为平衡航运企业内支线营运成本和客户服务水平,研究内支线不定期船舶的配置和调度问题。考虑枢纽港船舶的限制时间和支线船舶容量等现实约 束,兼顾各支线港在计划期内不同时段的货运需求,构建了以内支线营运成本和甩货成本之和最小为目标的内支线配船与调度优化模型。结合问题的特征 ,设计了和声退火混合算法,对模型进行求解。通过案例分析不仅验证了模型和算法的有效性,还给出了枢纽港船舶的限制时间和单位甩货成本的灵敏度 分析。
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    路段摩托车单车事故伤害严重程度原因分析
    温惠英, 汤左淦
    2019, 38(02): 117-125.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.17
    摘要 ( )   PDF(457KB) ( )  
    为了研究影响路段摩托车单车碰撞事故严重程度的因素,以美国印第安纳州2013—2015年1 526起路段单车事故为研究对象,考虑驾驶员特征、车 辆属性、道路条件、环境及事故特征5方面共21个自变量,构建了巢式logit模型,分析死亡事故、失能性伤害事故、非失能性伤害事故与仅财产损失事故 。利用全信息最大似然法估计模型参数,估计结果显示模型整体拟合度良好。研究发现:在0.1的显著性水平下,驾驶员性别、年龄、是否使用头盔、是 否酒驾、驾驶员是否被甩离摩托车、是否超速、是否冲出道路、是否载人、车龄、道路是否潮湿、道路线形与限速、月份、光线条件、是否发生农村地区 、摩托车碰撞物(电线杆、路缘、涵洞、护栏、树)与摩托车单车碰撞事故伤害严重程度显著相关。其中,驾驶员被甩出车外、超速、摩托车冲出道路、 摩托车车龄超过10年、事故发生在4月、7月份、夜间、事故发生在农村地区、摩托车与电线杆碰撞增加了死亡事故的概率。研究结果有助于交通管理者采 取合适的策略用来降低路段摩托车单车事故严重程度,也可以为后期国内摩托车事故的进一步分析提供借鉴。
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    基于实测交通数据的城市桥梁怠速车辆拥堵荷载模型研究
    李天华1,赵信2,张可佳1,田震欧2,白文英1
    2019, 38(02): 126-132.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.18
    摘要 ( )   PDF(829KB) ( )  
    为更准确地获取城市桥梁怠速车辆的荷载谱和拥堵荷载模型,提出了一种经济可行的车辆拥堵观测方法和拥堵荷载数据读取手段。采用此法在乌鲁 木齐市的某高架桥上采集获取的3个月实地车辆拥堵荷载数据库中,识别了80种具体车型并将其归类为3类车型即小汽车和中、大型客车。记录的车辆拥堵 荷载参数信息有车型(车长、车宽、轴距、轴重)、车-桥距、车间轴距,并对这些参数样本进行统计分析从而获得各参数的统计特征值,在此基础上建立 了乌市城市桥梁3种典型车辆荷载谱和7种典型的城市桥梁怠速车辆拥堵荷载模型,为今后研究怠速车辆拥堵对城市桥梁的作用效应奠定了基础。
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    载运工具与机电工程
    基于等效模型扩展卡尔曼滤波锂电池SOC估算
    安治国1,孙志昆1,张栋省1,郭敬谊2
    2019, 38(02): 133-138.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.19
    摘要 ( )   PDF(524KB) ( )  
    电池管理系统(BMS)的主要任务是对电池荷电状态(SOC)、续航里程和防止电池过充过放等进行实时诊断,其中电池荷电状态的快速精确的估计是 BMS的核心技术。基于锂电池这一动态非线性系统,提出了一种更接近于真实的、改进的PNGV电池等效模型;基于改进的PNGV电池等效模型,对比了卡尔 曼滤波算法(KF)和扩展卡尔曼滤波算法(EKF)诊断电池荷电状态的实验结果;分析了扩展卡尔曼滤波算法诊断的实验误差。研究表明:采用扩展卡尔曼滤 波算法对电池荷电状态进行诊断得到的结果更加精确,其误差能够一直保持在5%以内。
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    基于短行程法的轻型乘用车行驶工况构建
    王国林1, 郭新1, 张树培1, 张玮1, 徐月云2
    2019, 38(02): 139-143.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.20
    摘要 ( )   PDF(556KB) ( )  
    针对轻型车行驶特征与能耗的关联性进行分析时直接进行大量实测数据比对会造成数据分析时间倍增及比对结果失真。机动车行驶工况是车辆实际 道路行驶特征的集中体现,是分析机动车油耗及排放的重要手段。以私家车和出租车为轻型车研究对象,在采集了大量车辆的实际行驶数据的基础上采用 短行程法为构建方法分别构建了私家车和出租车的行驶工况。最后对所构建的工况的有效性进行了验证,分别比对了所构建的私家车和出租车行驶工况和 实际行驶工况的速度及加速度概率分布,结果显示了良好的一致性,表明了所构建的轻型车行驶工况在表征车辆实际道路行驶特征方面的有效性。
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    基于k-ε湍流模型的结构物水流中跌落过程数值分析
    王永虎1, 林天龙2
    2019, 38(02): 144-150.  DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2019.02.21
    摘要 ( )   PDF(679KB) ( )  
    为了深入研究结构物水流跌落轨迹以及水底散布问题,针对结构物水流跌落现象,建立了三维圆柱体水流中跌落模型,采用了可实现的k-ε湍流模 型,运用VOF法、明渠模型、动网格与六自由度模型对圆柱体在水流中跌落进行模拟仿真。对结构物跌落过程的竖直和水平方向速度进行了定量分析,分 析结果表明:在脱离空穴时圆柱体受水流的作用力最大。分别将结构物跌落现象和轨迹与跌落实验进行对比,通过误差分析进一步确认仿真数据与实验结 果基本吻合,给出圆柱体水中跌落轨迹拟合方程,为结构物跌落运动学分析和水底散布打捞等提供一定的参考依据。
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