摘要：本文旨在为运力共享情境下的高铁快运提供货物搭载解决方案,实现高铁运力资源的充分利用.引入“路径”以刻画快运需求与快运服务车次的复杂关系,考虑车次载重、快运服务产品时限要求、站点工作能力等约束,构建运力共享模式下的高铁快运货物搭载决策模型.为求解大规模案例,以遗传算法为框架,基于快运服务产品、需求起讫点和车次优先级对搭载方案的影响,设计多装载规则遗传算法.以西成高铁为案例,利用Gurobi求解器证实模型正确.通过对比不同算法的求解表现,发现设计的3条装载规则合理,多装载规则遗传算法性能优越.敏感度分析结果表明,适当增加站点工作能力能够提高总利润;快运需求规模较小时,基于运力共享的快运组织模式比货运专列模式的适用性好.

摘要：为实现3D打印纤维增强树脂基复合材料(Fiber reinforced polymer,FRP)桥梁工程构件力学性能的精确分析,推进3D打印FRP技术在桥梁工程中的应用,本文分别从理论及试验角度对3D打印FRP的关键力学性能进行了探索。首先,结合打印FRP的细观结构空间几何特征,提出了打印丝连续假设。进而,基于该假设及面内应力转轴模型,构建了层内应力下3D打印FRP的杨氏模量分析预测模型。同时,考虑材料的多种失效模式,基于Tsai-Wu理论建立了层内应力下该材料的抗拉强度分析预测模型,且该模型考虑了4种不同的剪切强度计算模式。其次,考虑材料的打印角度、线宽及层厚,设计了系统性的杨氏模量及抗拉强度测试分析试验,对上述两类理论模型的精确性进行了验证。研究结果表明:打印角度与杨氏模量及抗拉强度之间呈明显的负相关关系,当打印角度从0°增加至90°时,杨氏模量的减小幅度范围为65.48%~79.62%,抗拉强度的减小幅度范围为50.99%~71.55%。打印线宽对杨氏模量及抗拉强度的影响较明显,0.6mm及0.8mm线宽下材料的两类关键力学性能相近,且均明显强于0.4mm线宽下的力学性能,其中杨氏模量的变化幅度范围为20.18%~49.27%,抗拉强度的变化幅度范围为27.53%~54.55%。宏观尺度失效结果表明,存在两类失效模式,分别为打印丝断裂失效及打印丝分离失效。同时,本文从细观尺度揭示了两类失效模式产生的机制及打印参数对关键力学性能的影响机制。综上,本次构建的两类模型为量化评价3D打印FRP桥梁工程构件的关键力学性能提供了理论支撑。

摘要：以西安站改扩建项目为工程背景,完成足尺三孔斜交箱涵结构受力性能数值模拟研究,分析荷载与地裂缝协同作用下结构的受力过程与可能破坏形态,开展缩尺比例为1∶15的三孔斜交箱涵缩尺模型静载试验,与有限元结果进行对比分析,明确变形缝斜交和板墙开洞等复杂条件下箱涵结构的裂缝发展、位移变形和应力分布规律,验证了数值分析的可行性,并提出设计建议。结果表明:足尺数值模型与缩尺试验模型的应力路径和裂缝分布吻合较好;最不利工况下,箱涵顶板混凝土开裂部位较多,纵向挠度变形较小;斜交变形缝处,钝角较锐角处更易产生应力集中现象,各部位易出现应力集中的顺序依次为跨中、钝角、锐角和板墙隅角;采用平行于变形缝的斜向布筋方式可降低因钢筋截断而产生的应力集中,优化传力路径;建议在顶板洞口横向位置处增设暗梁,洞角布置斜向钢筋,降低洞口周围的局部集中应力。

摘要：铝合金(Aluminum alloy,Al)-碳纤维增强聚丙烯(Carbon fiber reinforced polypropylene,CF/PP)混合材料通过热模压工艺可快速成形为车身薄壁构件,在汽车轻量化设计中应用前景广阔。然而,在热模压中Al主要以塑性变形为主,而CF/PP则以织物拉伸/剪切变形为主;此外,Al-CF/PP混合材料具有明显的热力耦合力学特性,为其数值模型的发展及热成形特性的研究带来了巨大挑战。本文首先通过热模压工艺制备8层(Al与CF/PP交替对称铺放)Al-CF/PP混合帽型梁试样,并采用X射线扫描断层(X-ray computed tomography,X-ray CT)手段对纤维夹角变化进行逐层表征。结果表明:Al-CF/PP中织物发生了明显的剪切变形;然后分别对Al片材和CF/PP片材在不同温度条件下开展单轴拉伸和偏轴拉伸实验,并构建了与温度相关的Al-CF/PP材料本构模型;在ABAQUS中构建了Al-CF/PP帽型梁的热模压有限元模型,仿真预测的纤维夹角变化与实验结果基本吻合;结果表明热模压过程中所有Al片材均出现了厚度减薄,CF/PP片材均经历了明显的剪切变形,Al-CF/PP层间材料则发生了显著的失效损伤。

摘要：分析了乳化沥青冷再生混合料的强度形成过程与构成机理,从外掺剂添加、结合料优化、设计方法和施工工艺改进以及再生沥青混合料回收料(RAP)预处理4个方面总结了乳化沥青冷再生沥青混合料强度的提升措施,分析对比了各种措施的提升机理和改善效果;根据各种措施存在的问题及特点,提出了相应的应用建议,并展望了未来的研究方向。研究结果表明:添加外掺剂来增强强度的研究相对较多,其次是优化结合料,改善混合料设计方法和施工工艺以及RAP预处理的研究较少,但这几个方面对于混合料强度的增加均有广阔的应用前景;外掺剂中,水泥最为常用,研究也最为系统,其增强效果要优于石灰,但掺量过高会导致低温抗裂性不足;火山灰质材料同样存在此问题,且杂质较多;纤维改善效果较为均衡,但受种类、掺量、添加顺序等因素影响;再生剂能够提高耐久性,但对早期强度不利;关于结合料,乳化沥青的慢裂性质有助于整体强度,高黏快凝有利于早期强度,掺量应适中,推荐3.5%~4.0%;改性乳化沥青应根据具体气候环境条件进行选择;改善混合料设计方法和施工工艺主要是从级配、含水率、结构层厚度、拌和顺序、压实养护方法等方面进行,强度增强效果相对较小,可作为附加改善条件;使用大掺量RAP的趋势使得RAP预处理技术变得更为重要,目前主要集中于降低结团率、级配分档、严控RAP储存条件和RAP表面化学改性4个方面。未来的研究应从以下几个方面进行:进一步明确火山灰质材料与乳化沥青之前的相互作用机理,以确定最佳掺量及剔除其中的杂质;探索不同外掺剂以及不同改性剂在提高混合料强度方面的复配应用;根据强度构成机理,探究多个提升措施的改善效果,以得到一个均衡的强度提升措施体系;重点关注RAP的预处理手段,探索RAP表面物理特性预处理对乳化沥青冷再生混合料强度的增强机理及效果。

摘要：以九峰山人行悬索桥为观测点,采用视频记录与人工筛选相结合的方法获取了2236个行人样本的实测数据,进而统计得到人行悬索桥上的行人步行参数(步频、步幅和步速)的分布特性和统计值,并给出了人行悬索桥上的步频-步速、步幅-步速和步频-步幅之间的转换关系式,得到以下结论:1)在人行悬索桥上,全部行人的步行参数都服从正态分布,即步频~N(1.726,0.258)Hz、步幅~N(0.596,0.094)m、步速~N(1.013,0.260)m/s,它们的合理性也在某工程实例的应用中得以验证;2)人行悬索桥上的行人步行参数的均值(标准差)要小于(大于)其他行走环境所统计得到的行人步行参数的均值(标准差);3)中国人的步频和步幅的均值(标准差)都小于(大于)西方人的步频和步幅的均值(标准差).因此,在设计我国的人行悬索桥时,不能直接采用其他人种和行走环境的行人步行参数的统计值,而应采用适合于人行悬索桥的步行参数.

摘要：雾霾天气下,交通道路能见度低,导致所采集到的视频画面退化、图像信息模糊,同时考虑传统系统处理实时性不高等问题,基于ZYNQ平台设计了一种图像去雾系统,并应用于智能行车记录仪系统中.首先,针对传统暗通道去雾算法在天空区域存在失真等问题,提出了一种分割天空区域的策略来修正图像复原参数;然后,针对计算全局大气光值时,需对整幅图像的像素排序消耗大量资源的问题,利用现场可编程门阵列(FPGA)并行运算的优势,提出一种帧迭代方法优化求取大气光值,同时优化了引导滤波的硬件设计;最后,将双路高清多媒体接口(HDMI)资源中,一路作为视频输入,另一路作为视频处理输出,搭建实时交通图像视频处理试验平台.试验结果表明,系统针对雾霾天气下的交通视频具有较好的去雾效果,尤其是可以解决天空区域去雾的失真问题.在对分辨率为1280像素×720像素的交通视频去雾时,可以达到30帧/s的处理速度,满足实时性要求.

摘要：针对公路隧道二衬钢筋现场焊接、绑扎效率低、质量控制难度大的弊端,基于直线型混凝土软化本构模型及钢筋应力应变关系,推导得到钢筋混凝土衬砌截面的极限承载力计算式.结合螺栓连接面极限承载力,以应力分布系数作为控制因素,将轴心压缩状态、大小偏心分界点以及纯弯状态时的最危险截面作为特征截面,控制钢筋混凝土截面极限承载力以及螺栓连接面极限承载力在特征截面处的大小,得到连接面处螺栓的设计方法 .选取某隧道隧址围岩参数及其断面尺寸、支护参数,运用得到的螺栓设计方法进行螺栓选型并设计连接面处的螺栓分布,给出钢筋预制节段的划分方案,通过数值模拟验证了二衬钢筋装配化螺栓的接头设计的合理性.研究结果表明:钢筋骨架采用螺栓装配化预制连接后,二衬结构的应力进行了重分布,应力与变形的增长速率放缓,并逐渐稳定.最终,左拱肩和左拱脚处的应力分别降低58%和53%,位移量同样有不同程度的降低;在拱底螺栓连接面,应力相较提高,但由于螺栓的高承载性能,隆起量反而有所降低,充分发挥了螺栓的性能,实现了结构优化.

摘要：为了研究生物胶-纤维固化土护坡材料在三维受力下的剪切强度特性,以瓜尔豆胶为胶凝材料,以聚丙烯纤维为增韧筋材,在控制胶-筋配比条件下对黄土开展了一系列三轴压缩试验,分析了应力-应变曲线特征,抗剪强度参数变化规律以及主要破坏形式,并讨论了瓜尔豆胶、聚丙烯纤维对黄土的协同固化机理。试验结果表明:瓜尔豆胶能有效提升小应变时的偏应力值,聚丙烯纤维能有效改变应力-应变曲线形状,当两者同时加入黄土时,不同围压下的应力-应变曲线均表现为持续硬化型,具有良好的破坏韧性及较高的偏应力值,且不受应变大小的影响;瓜尔豆胶和聚丙烯纤维混合有利于提高土体的抗剪强度,随着生物胶含量或纤维含量增加,抗剪强度先增大后减小或逐渐增大,当瓜尔豆胶含量为1.0%,聚丙烯纤维含量为0.5%时,固化黄土的抗剪强度达到最优,相较于素黄土,黏聚力提升了230.6%,内摩擦角提升了24.8%;瓜尔豆胶-聚丙烯纤维搭配可有效抑制土体的侧向变形,最优胶-筋配比下的土样破坏形态为轻微的鼓胀破坏。在瓜尔豆胶的凝胶作用、聚丙烯纤维的拉筋作用及其互促作用的协同下,土体的三轴剪切特性得到全面提升,可为路基边坡防护工程设计参数的选取提供重要的理论依据。

摘要：针对曲线道路的路径规划问题,本文提出一种基于全局导向人工势场法的路径规划融合算法。考虑持续转弯的弯曲道路工况,构建基于变形栅格的栅格地图;考虑道路环境中的行车风险,基于行车风险场理论优化A^(*)算法启发函数从而改进A^(*)算法。改进传统人工势场法的局限性及固有缺陷,在局部路径规划中考虑自车、环境车辆及障碍物的轮廓形状,引入全局导向路径进一步改进人工势场法。以改进A^(*)算法规划路径为全局最优导向路径,设计基于改进人工势场法的路径规划融合算法。仿真结果表明,提出的融合算法可以生成有效的行驶路径,与数据集提取的实车路径接近,且在障碍物环境中规划的路径安全高效,满足车辆的行驶要求。