基于可靠度的高速公路加速车道长度

为克服现行规范计算高速公路加速车道长度采用确定性方法的缺点,提出了一种基于概率方法的加速车道长度计算模型.首先,获取6条加速车道上223辆小客车和86辆货车的时空分布数据,计算了车辆的速度和加速度,确定了车辆加速度随速度线性递减模型.然后根据车辆的速度与加速度特性,认为货车为计算加速车道长度的不利车型.基于货车的速度与加速度数据,建立了加速车道变速段长度的概率计算模型.结果表明,利用可靠度方法计算加速车道长度,比确定性方法计算加速车道长度更加接近车辆实际运行特性.当主线设计速度为100和120km/h时,加速车道需求长度分别为300和430 m.     

山区高速公路长大下坡路段缓坡设计指标

为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标，在汽车动力学理论的基础上，以六轴铰接列车为主要研究对象，剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征。首先，建立力学平衡方程，构建挡位-速度-临界坡度模型，求解不同速度和挡位条件下的缓坡临界坡度值。然后，进一步考虑中国高速公路设计控制条件与货车行驶特性，以12挡和11挡时对应的临界坡度作为高速公路缓坡设计控制指标，提出连续下坡缓坡设计指标与方法；最后，以进入缓坡速度70 km/h为例，对比基于降速及降温特性得到的缓坡坡长指标，并结合西南某山区高速公路进行方案设计优化及优化效果分析。研究结果表明：连续长下坡路段之间设置缓和坡段有助于制动毂降温，恢复货车制动性能；基于速度特性得出了速度折减值10和20 km/h不同缓坡坡度下的缓坡坡长值；基于降温特性求解的缓坡坡长以制动毂失效温度260℃为最不利条件，并得出了不同运行速度及温度折减值；基于降速特性得到的缓坡坡长值对纵坡设计具有指导意义，而基于降温特性得到的缓坡坡长值相对较大，不宜作为设计参考但可作评价研究，并整理得到连续长下坡缓坡设计-评价流程，以西南山区某高速公路为实例分析发...     

长大纵坡路段重型车辆爬坡速度

为了确定合理的坡度和坡长,建立了适宜于长大纵坡路段特点的重型车辆动力学模型。模型中的轮胎和悬架既能够承受垂向荷载作用,也可以承受沿坡道方向的水平荷载作用;利用发动机的转矩特性和动力传递系统的挡位转换关系,研究了重型车辆爬坡过程中的速度变化规律,分析了轴载、入坡速度、坡度和坡长等因素对车辆爬坡速度的影响。研究结果表明:爬坡过程中,车辆驱动力矩变化复杂,而车辆速度呈单调下降状态;当坡长足够长时,总存在某一稳定速度,坡度越大、轴重越高,车速下降越快,稳定速度就越小;入坡速度对稳定速度没有影响,但入坡速度越高,稳定坡长越大。在分析爬坡速度影响规律基础上,提出了坡度和坡长设计控制指标,建立了合理坡度与坡长的函数模型,可供山区公路路线设计参考。     

高速公路爬坡车道设置的有效性

为了科学地分析高速公路爬坡车道设置有效性,为管理者提供建设的决策依据,在传统元胞自动机模型的基础上,通过引入纵坡坡度、车辆运行速度改进了NS跟车规则中的车辆加速与慢化概率规则,在换车道规则中,对相邻车道上后方紧邻车辆的速度采取车辆运行速度与安全换道间距的最小值,构建适用于爬坡路段的交通流元胞自动机模型;分析车道数、坡度、坡长、车速、大车混入率等因素对爬坡路段通行能力的影响,据此仿真了240种方案。研究结果表明:单向双车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为8%~16%,其中在大车混入率为30%时达到最大值;单向三车道增设一条爬坡车道后,其通行能力提高百分比区间为6%~15%,其中在大车混入率为20%时达到最大值。     

基于重载车辆性能的高速公路长大纵坡临界坡长确定

针对由山区高速公路纵坡坡度和坡长组合设置不合理,导致长大纵坡路段交通事故频发的问题,通过分析重型车辆上下坡运行速度特性及受力情况,以陕汽生产的F3000重载汽车为例,通过理论推导构建重型车辆公路纵坡爬坡及下坡车速与坡长理论模型,模拟不同比功率重型车辆上、下坡运行速度与坡长的变化关系,并确定高速公路合理的上下坡临界坡长。研究中假设工况为高速公路坡度1%～6%,上坡车辆最高初速度和最低末速分别为80、50 km/h,下坡最低初速度和最高末速度为0、80 km/h。使用MATLAB模拟计算其坡度与车速的变化规律。研究结果表明:上坡过程中,以80 km/h的初速度为例,稳定车速为45～61 km/h;当坡度一定时,比功率越大的车型速度降低的越快,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长越长。下坡过程中,当坡度一定时比功率越大的车型,车速增大越多,稳定行驶速度越大,达到稳定行驶车速的平衡坡长就越短。在坡度为1%～3%时,无须设置爬坡车道;当坡度大于3%时,比功率较低的车型,爬坡性能较差,车速下降较快,需要设置爬坡车道。重型车辆在4%、5%、6%的坡度行驶时,设置避险车道的坡长阈值分别为5.5、4、3 km。研究成果可为山区公路线形的合理设计、道路的安全防护以及爬坡车道与避险车道的设置提供理论依据,从而提高山区高速公路重型车辆的行车安全。     

基于滑移线场理论的概率边坡设计

基于可靠度的最优化设计能有效地处理岩土工程中存在的不确定性,在工程界和学界日益得到重视。然而,传统的基于可靠度的分析方法需要进行多次计算并不断重构计算模型,计算量巨大且难以实施。本文提出了一个基于滑移线场理论的概率边坡优化设计方法。该方法采用了更加高效的拟蒙特卡罗模拟（QMCS）来确定边坡的失效概率,而在每次模拟过程中采用滑移线场理论来分析边坡的稳定性。为了更加高效的确定满足目标失效概率的设计坡角,本文提出了一个简单而有效地二分搜索方法。最后,以一个边坡为例设计了不同目标失效概率的坡角,并验证了所提方法的有效性。结果表明所提方法最多只需36.29 min就能得到满足目标失效概率的坡角。本文提出的边坡概率优化设计方法避免了计算模型的反复重构,计算效率较好,可为基于可靠度边坡设计提供新的可选手段。     

桥台粉喷桩复合地基沉降的随机可靠度分析

应用可靠度理论对桥台粉喷桩复合地基进行随机可靠度分析,方法采用一次二阶矩法。通过编制复合地基沉降可靠度MATLAB程序,计算出了某高速公路路堤极限状态的可靠度及相应的失效概率。说明可靠度理论可以作为桥台粉喷桩复合地基可靠度的计算方法。     

预应力混凝土简支梁的桥静力挠度可靠度分析

依据可靠度理论、相关可靠度设计标准和桥梁设计规范,推导基于最大挠度计算的预应力混凝土简支梁桥正常使用极限状态功能函数.分析功能函数中包含混凝土强度、弹性模量等随机变量的分布类型,利用Monte Carlo法进行可靠指标的计算.选取交通部公路桥涵通用图(2008版)中的预应力混凝土简支梁桥为例,借助Monte Carlo的重要抽样法,利用C++编程实现可靠指标的计算,揭示并分析按规范设计的预应力混凝土简支T梁的静力挠度可靠度水平.选取轻度腐蚀、一般腐蚀和严重腐蚀3种桥梁服役环境对应的抗力退化模型,计算静力挠度可靠度指标随着时间的演变过程.结果表明,按规范设计的各个标准跨径预应力混凝土简支T梁的静力挠度可靠度处于相对较高的水平,但对于腐蚀环境,桥梁在运营一段时间后(50a),挠度可靠度指标急剧下降,由设计初始状态下的3.58下降到2.00左右,对应失效概率增大.     

围岩变形准则下考虑目标失稳概率的岩石隧道可靠度逆向计算

针对软弱质岩石环境下的隧道围岩变形机制,建立基于围岩变形失稳控制的极限状态方程。为了研究其相应的可靠度逆向问题即在已知目标失稳概率条件下,反求工程参数以确保满足预先规定的可靠度水平,引入逆向可靠度方法并归纳其具体的计算实施流程。采用该方法验证其在岩石隧道可靠度逆向分析过程中待求工程参数的计算精度和效率,分析待求工程参数在不同初值条件下对计算结果的影响。在此基础上,考虑不同水平的目标失稳概率,通过该方法开展基于围岩变形准则的岩石隧道稳定性设计。研究结果表明:逆向可靠度方法对于待求工程参数能以较高效率获得满意的计算结果,且其初值选取不会影响该方法求解的准确性,仅对其收敛速度有一定影响;利用逆向可靠度方法可方便调控待求工程参数值,为岩石隧道工程设计提供参考依据。     

基于椭球凸模型的结构模糊可靠性分析

结构工程中不仅存在随机不确定性,还存在模糊不确定性。针对结构模糊可靠性问题,本文提出了一种基于模糊分解定理的超椭球凸模型响应面法,适用于隐式结构功能函数的模糊可靠性求解问题。首先,通过在置信水平[0,1]內遍历隶属度值确定结构可靠度的可能性分布函数,将模糊变量转化成在置信水平[0,1]下的区间变量;其次,建立超椭球凸集模型,同时将超椭球转换为单位超球体,得到非概率可靠度指标——表示为从原点到极限状态曲面的最短距离;最后,利用响应面法求解结构非概率可靠度,采用中心复合设计生成试验点,通过多次迭代找到原点到极限状态曲面的最短距离点求得可靠度指标,得到遍历置信水平的结构模糊可靠度。算例仿真表明了本文方法的有效性和精确性,为结构模糊可靠性分析与计算提供了一种可行途经。