基于运行速度的路线设计方法研究

针对目前以设计速度为依据的公路线形设计方法存在的局限性,将运行速度与设计速度同时加以考虑,在此基础上,根据在公路上汽车的行驶特性和公路线形设计的要求,提出基于运行速度的公路路线设计方法及设计流程,为公路几何设计指标选取和运行速度设计方法的应用提供参考。     

基于运行速度的路线设计方法研究

在借鉴和对比国外研究方法的基础上，结合国内公路设计的实际情况，提出基于运行速度的路线设计方法及步骤．对于改善我国公路设计理念、加快运行速度设计方法在我国的应用具有一定的现实意义。     

指路标志信息连续性评价模型

为了评价道路网中交通指路标志信息的连续性,根据指路标志信息的影响范围将道路网划分为两层次,利用有向图理论建立了路网模型。结合交通标志指路信息的设置与路径中的转向决策点,引入指路信息项系数与指路信息设置率,建立了指路标志信息连续性评价模型。研究结果表明:在两层次路网上设置指路信息能较好体现出行者寻路过程的规律与寻路过程的心理特征;当指路信息缺失时,仍能通过对路径决策点的转向概率选择特征进行特定路径连续性的量化评价;当路径的指路信息设置率与指路信息项系数均大于50%时,路径具有较好的连续性。     

发泡条件对基质沥青发泡膨胀率的影响

通过建模软件Solidworks对沥青发生装置进行三维建模, 采用有限元仿真软件Fluent分析了不同参数条件下基质沥青的发泡过程, 并对比了试验结果和仿真结果, 分析了应用有限元仿真技术研究基质沥青发泡膨胀率的可靠性; 对发泡腔和发泡腔内各流体材料进行有限元仿真, 利用Fluent中的后处理功能得到了发泡腔的温度、速度、压力和各相的分布云图。仿真结果表明: 在整个发泡过程中, 基质沥青温度的增大使沥青黏度下降, 发泡腔内水蒸汽增加, 当基质沥青温度从120℃升高到160℃时, 基质沥青的发泡膨胀率从4增大到11, 说明基质沥青温度的变化对其发泡膨胀率的影响很大; 基质沥青流量的增大起到增加发泡腔内基质沥青总量和减少基质沥青之间相互接触时间和接触面积的作用, 当基质沥青入口流量从60 g·s-1增大到120 g·s-1时, 基质沥青的发泡膨胀率为7~11, 表明基质沥青流量的变化对其发泡膨胀率的影响很大; 当用水量从2.0%增大到3.5%时, 基质沥青的发泡膨胀率基本不变, 说明用水量对基质沥青发泡膨胀率的影响不大; 仿真得到的最低发泡膨胀率为3.57, 此时发泡条件参数分别是基质沥青流量为120 g·s-1, 基质沥青温度为120℃, 发泡用水量为3.0%。      

基于v/C比的高速公路基本路段车辆碳排放预测模型研究

为揭示高速公路基本路段交通流饱和度v/C比对于车辆二氧化碳排放(简称碳排放)水平的影响规律,以G3001西安绕城高速公路和G65W延西高速公路(西安—铜川段)为试验道路,以交通流数据采集以及实车油耗测试为基础,选用IPCC碳排放核算方法,将油耗数据转换成碳排放数据,采用SPSS回归分析的方法,针对高速公路基本路段v/C∈[0.15,1.25]的情况,分别建立适用于载重汽车和小客车的v/C比与碳排放率关系模型,并对模型预测结果的精确性进行了检验.研究表明,载重汽车和小客车的碳排放率都随着v/C比的增大做二次函数形式的变化;当高速公路基本路段v/C比为0.44和0.45时,载重汽车和小客车的碳排放率达到最低水平,分别为67.8kg/100km和17.3kg/100km;当高速公路基本路段v/C比超过0.96和0.87时,2种车型的碳排放水平将有可能对温室效应产生显著的负面影响;从节约车辆燃油、降低二氧化碳排放的角度出发,上述v/C比临界数值可以作为指导高速公路路段交通流控制、路段改扩建决策的参考指标.      

基于GIS的山区高速公路排水建模与设计方法

从设计层面分析了山区高速公路水毁发生的原因及传统设计方法的弊端,提出了基于GIS的山区高速公路排水设计方法和流程,设计了排水GIS的系统框架。基于面向对象的数据建模方法建立了路域数字地形模型、水文数据模型,实现了对路域空间数据和水文数据的有效管理。研究了路域水文建模算法,建立了路域水文空间分析模型。结合依托项目,对基于GIS的山区高速公路排水设施布设方法进行了验证,并对排水设施进行了水力仿真与评估。仿真结果表明:通过山区高速公路排水GIS建模与仿真,可进行排水设施的综合布设及适应性评估,实现了排水设计的自动化、可视化、科学化。     

体积法计算中沥青膜厚度与最佳沥青用量关系新解

鉴于Superpave体积设计法不能估算大孔隙率沥青混合料沥青用量,在Superpave的基础上提出估算最佳沥青用量的新方法——"δ体积修正法";通过与以往计算方法的对比分析,论证了该法对开级配、密级配等各种沥青混合料的广泛适应性;进一步论证了沥青膜厚度与沥青用量的相关关系;为工程实际中准确估算沥青用量或沥青膜厚度提供依据。     

多年冻土区隧道传热模型及温度场分布规律

针对高温多年冻土区隧道传热模型及温度场分布规律开展深入的理论分析、数值模拟和现场监测研究。首先，基于热传导理论，建立隧道衬砌和围岩径向传热模型，利用叠加原理和拉普拉斯变换法求得寒区隧道衬砌和围岩的温度场理论解；其次，建立洞内空气的传热微分方程，根据能量守恒原理，建立隧道纵向洞内空气与洞壁的气-固耦合传热模型，结合径向温度场理论解，提出多年冻土区隧道衬砌、围岩及洞内空气的三维温度场计算方法，该计算方法可考虑围岩、衬砌、保温层等多层传热介质及隧道沿洞轴线的不同埋深；最后，根据依托工程现场实测数据，反演围岩的热物性参数，并运用推导的隧道纵向传热模型和横向传热模型，分析姜路岭隧道不同冻土区内衬砌和围岩中的温度场分布规律。研究结果表明：在隧道径向，多年冻土和非冻土围岩温度都会随洞内气温的变化而产生波动，距离围岩表面越近，温度振幅越大，且热量在围岩径向传递过程中有一定的滞后性；在隧道纵向，在一年中最冷时刻，隧道衬砌及围岩温度呈“两端低，中间高”，此时姜路岭隧道围岩、二衬表面最高温度分别为-2.72℃，-7.80℃；在一年中最热时刻，衬砌温度呈“两端高，中间低”，此时姜路岭隧道二衬表面最低温度为1.92℃，但由于受围岩初始地温的影响，围岩表面的温度呈倒V形，最低温度为-1.22℃。     

城市群连接道路横断面设计研究

为研究城市群连接道路规划与设计方法,从城市群连接道路的功能出发,对城市群道路进行功能分级,确定了设计控制指标,提出了适合城市群交通特征的规划方法。基于城市群道路功能分级和区域交通时空特性,借助VISSIM仿真模型,分析了城市群连接道路横断面设计参数及设置形式。研究结果表明:按照道路功能分级,城市群连接道路可划分为城市群高速公路、Ⅰ级连接道路、Ⅱ级连接道路、Ⅲ级连接道路、地方道路;在满足车辆行驶的横向宽度条件下,交通组成对路段平均车速和通行能力的影响较大。