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交通工程、土木工程 栏目所有文章列表
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1. 基于自动驾驶车辆调度的停车系统收费策略优化
冯驰,梅振宇
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 87-95.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.010
摘要   HTML PDF(pc) (1491KB)(220)   

针对有人驾驶车辆与自动驾驶车辆共存的停车系统,设计基于自动驾驶车辆调度的停车系统收费策略,以提升停车系统运行效率. 该策略在停车场无可用停车泊位但存在自动驾驶车辆时向有人驾驶车辆提供自动驾驶车辆调度服务,停车系统向有人驾驶车辆收取一定调度费用后,通过在多个停车场间调度若干自动驾驶车辆,为有人驾驶车辆在其目标停车场创造可用停车泊位. 各停车场的调度费用会影响有人驾驶车辆用户的停车选择,进而影响停车系统的运行效率,构建基于智能体的停车仿真模型,采用遗传算法差异化地设置系统内各个停车场的停车调度收费方案. 仿真结果显示,采用基于自动驾驶车辆调度的差异化收费策略,可以有效地减少有人驾驶车辆用户的行驶时间、步行时间、总出行时间及行驶里程,增加停车系统营收,降低社会成本,有效地缓解停车矛盾.

2. 带扩大桩靴桩基施工挤土效应解析研究
吴君涛,耿少寒,梁一然,王奎华,应晓阳
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 130-139.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.014
摘要   HTML PDF(pc) (1628KB)(141)   

提出新型带扩大桩靴预应力管桩基础. 不同于均匀截面管桩的施工挤土效应,由于桩靴尺寸大于预制管桩桩身,桩端扩张不宜视作理想球体而更接近于扁球体(旋转椭球体). 基于扁球体扩张源对新型带扩大桩靴桩基施工挤土位移场进行解析求解,基于圆孔扩张理论考虑桩周土塑性区域的体积变形,对扁球体扩张应变路径法计算结果进行修正. 通过提出的解析解,研究带扩大桩靴桩基施工挤土效应. 结果表明,桩周场地可以根据位移场分布规律,大致分为近地表、近桩端以及桩身附近3个区域. 扩张源形态越“扁”,桩身附近区域水平“排开”效应略有增强,近地表区域地面“隆起”位移及近桩端区域竖向位移显著减小,这对于挤土桩施工而言是非常有益的.

3. 道路网络多阶段抗灾能力优化模型构建与应用
刘鹏,路庆昌,秦汉,崔欣
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 96-108.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.011
摘要   HTML PDF(pc) (1451KB)(127)   

为了降低路网抗灾成本并保障路网快速连通,研究道路交通网络多阶段灾害应对能力优化的问题. 建立综合灾前应急工作站点选址和灾后路网恢复决策的3层规划模型,其中特别考虑了应急救援设施和后勤保障资源在耗尽性、运输方式和恢复作用上的差异,定量建模了两者间的相互协作关系. 通过综合双层遗传算法和Frank-Wolfe算法,获得模型的近似最优解. 研究结果表明,与未考虑灾后恢复过程的灾前布设决策和未考虑后勤保障资源的灾前布设决策相比,最优决策可以分别降低10.96%的后勤保障资源运输成本和11.51%的加权恢复成本. 后勤保障资源和应急救援设施布设数量共同影响路网的恢复效果,忽略两者间的协作关系,将会高估应急救援设施布设数量增加对恢复效果的影响.

4. 计及区域建筑群生长特性的动态冷热负荷预测
杜玉吉,钟崴,钱辉金,俞自涛
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 140-149.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.015
摘要   HTML PDF(pc) (1463KB)(129)   

考虑区域建筑群的动态生长特性,结合负荷计算理论、灰色 Verhulst 模型及等维新息灰色理论,采用 MATLAB 构建完整的区域动态冷热负荷预测方法,以常州高铁新城 2017—2022年的建筑面积为历史数据,对区域未来10年的冷热负荷进行预测. 结果表明,采用基于等维新息灰色理论的 Verhulst 灰色模型建立的3种业态面积预测方程拟合精度均达到一级. 高铁新城未来10年冷热负荷先快速增长后缓慢增长直至饱和,达到饱和的时间约为 2030 年,冷、热负荷饱和规模分别为 436、228 MW,与采用面积指标法的计算结果(冷负荷为472 MW、热负荷为 285 MW)相比,分别降低了约 7.52%、19.86%.

5. 柔性层状石墨烯感应元件制备及其力敏特性
吴志强,卫军,董荣珍
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 150-160.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.016
摘要   HTML PDF(pc) (2378KB)(144)   

为了弥补现有传感器在混凝土非连续变形监测上的不足,采用特殊构型法,以还原氧化石墨烯-纳米纤维素(RGO-CNF)为传感层、聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基层,设计和制备了PDMS/RGO-CNF/PDMS层状感应元件,对其力学、电学和力敏性能进行测试和分析. 结果表明,CNF能够有效地协助RGO在异丙醇中均匀分散,经化学溶胀和孔隙填充构建的传感层与基底层紧密结合,能够承受超过100%的拉伸应变. 感应元件经过约10次循环拉伸后,应变电阻响应达到稳定状态,表现出良好的可回复性和可重复性. 在0~10%应变下,感应元件的电阻变化率近似呈线性变化,灵敏系数可达15,随应变继续增大,电阻变化率呈指数型增长. 应变电阻响应强度随应变速率的增大而提高,利用建立的考虑应变率效应的应变电阻响应模型,能够较好地预测感应元件的力敏行为.

6. 公路隧道运营环境的二氧化碳分布特性
温小宝,韩兴博,叶飞,邓念兵,杨海挺,张兴冰,王培源
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 109-120.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.012
摘要   HTML PDF(pc) (2613KB)(144)   

为了探究公路隧道运营环境中CO2的分布特性,基于宁波市5处公路隧道的现场实测,研究公路隧道运营环境的CO2体积分数基本水平以及CO2体积分数与隧道交通流状态、平面线形、断面几何特性等的关系. 基于4G远程智能化连续监测,分析公路隧道运营环境CO2体积分数随时间的变化. 通过数值模拟探讨隧道长度、线形、交通流状态及断面几何特性等对CO2分布的具体影响规律. 研究发现,CO2体积分数沿隧道纵向具有明显的线性递增特征,通常情况下隧道出口处的CO2体积分数最高,可达691×10?6~1 226 ×10?6,为一般大气环境水平的2~4倍,同交通量情况下通风水平、横通道、加宽带、线形、长度等会提高线性增长的斜率且影响程度依次递减. CO2的断面分布具有明显的扩散现象和重力效应,同一断面的壁面高度越大,体积分数越小,直线隧道两侧的CO2呈对称分布,曲线隧道内侧的体积分数显著高于外侧,加宽带具有一定的缓冲效应且加宽带一侧体积分数略低于另一侧,横通道具有一定的互补式通风效果. CO2体积分数具有明显的时变特征和周期性,8点、12点、17点出现日体积分数极值,周末出现周体积分数极值,体积分数变化与交通量情况显著相关.

7. 增强型集气覆盖层闭气能力影响因素及优化布置
李光耀,刘思达,李鹤,詹良通,夏敏
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (1): 121-129.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.01.013
摘要   HTML PDF(pc) (2571KB)(84)   

为了实现我国生活垃圾填埋场的高效集气,消除填埋气无序逸散造成的环境污染及人身安全问题,提出由HDPE土工膜、膜下集气管和土质调节层构成的增强型集气覆盖层(EGCC)结构. 采用Geo-studio软件中的Air/W模块,分析增强型集气覆盖层的闭气效果及其影响因素. 结果表明,土质调节层的固有渗透率、膜下集气管的抽气压力和单层填埋垃圾的厚度是影响增强型集气覆盖层闭气效果的3个主要因素. 膜下最大气压随着土质调节层的固有渗透率的降低、膜下集气管抽气压力的提高和单层填埋垃圾厚度的提高而增大. 提出基于土质调节层的固有渗透率和膜下集气管抽气压力的膜下集气管布置间距估算公式,建议优先选用当地容易获得的中砂或更粗的土料作为土质调节层. 在深圳下坪填埋场采用增强型集气覆盖层并结合集气井技术后,2014—2019年期间填埋气收集量提升7倍以上,收集率由不到30%提升至超过90%.

8. 轻型组合桥梁负弯矩区接缝抗弯性能试验
邓舒文,邵旭东,晏班夫,邱明红
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 399-412.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.018
摘要   HTML PDF(pc) (5099KB)(71)   

对适用于轻型组合桥梁负弯矩区的T形横向接缝抗弯性能进行试验研究,对负弯矩加载接缝的全过程进行理论分析,对接缝设计参数进行讨论. 研究结果表明,随着荷载的增大,试件的主裂缝出现在连续浇筑的UHPC接缝界面和加载点下方的面板表面,试件中部未发现明显裂纹,UHPC接缝界面的可视初裂强度可以满足实桥设计荷载. 对试验梁进行分析,提出接缝最大裂缝宽度、考虑UHPC拉伸刚度效应的设计弯矩和挠度计算公式,获得每阶段承载力的计算式,预测结果与试验结果吻合良好. 通过参数讨论和计算可知,跨度L = 20~50 m的轻型组合桥梁T形接缝上部加长长度可以设置为0.1L.

9. 基于改进修正动员强度设计方法的软土基坑围护结构侧移预测
肖衎,张世民,丁智,范晓真,张霄
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 413-425.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.019
摘要   HTML PDF(pc) (1994KB)(108)   

为了进一步优化软土地区基坑设计方法,提升基坑支护体系的安全性与经济性,在已有研究的基础上,根据工程实践经验,修正了MSD法和其改进方法(MMSD法). 基于圆弧滑动模式提出更符合实际的塑性变形机制,引入基坑开挖主要影响深度来量化位移场尺寸. 理论计算方法适用于分析软黏土地区多支点式柔性支护结构的基坑开挖全过程的变形预测. 将该方法的计算结果与6个上海地区的基坑工程实测数据、弹性支点法的计算结果及MMSD法的计算结果进行对比分析. 对不同开挖阶段的围护结构最大侧移和最大侧移深度进行参数分析. 结果表明,利用该方法得到的预测值与实测值吻合效果更佳,预测精度高于弹性支点法和MMSD法,证明了该方法的实用性.

10. 高速公路施工区车队被动换道行为建模与仿真
张俊杰,马永锋,陈淑燕,邢冠仰,张子煜
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 381-387.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.016
摘要   HTML PDF(pc) (1178KB)(83)   

针对高速公路施工区域车速波动大,通行效率低的问题,从网联环境车队行为协同优化角度出发,构建车队被动换道行为模型. 利用Plexe-SUMO搭建仿真平台,设计相应车队生成及换道选择算法,实现车队行为的生成与仿真. 考虑不同的流量状态,通过调整车队规模,探究不同车队规模对施工区通行效率提升的影响,寻求较理想的车队组织形式. 结果表明,在中、低流量(小于900 辆/h)状态下,车辆以较小规模(小于4辆)的车队形式行驶较合适. 随着路段流量的增多,尤其在高流量状态下,车辆组成规模较大的车队(大于6辆)更能够提升通行效率. 在实验场景下,当单车道流量小于1 100 辆/h时,理想的车队规模为2辆. 当流量较大时,理想车队规模为6~8辆. 这表明在不同流量状态下的施工区域,存在某一合理车队规模,使得路段通行能力达到最优.

11. 考虑互补效应的城市群多模式客运网络鲁棒性
马飞,委笑琳,孙启鹏,刘擎,苟慧艳
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (2): 388-398.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.02.017
摘要   HTML PDF(pc) (2456KB)(78)   

为了分析城市群客运网络对突发事件的应对能力,从多种交通模式互补视角,基于复杂网络理论构建城市群多模式客运网络模型,应用引力模型建立节点失效后网络性能计算的规则,对城市群多模式客运网络的鲁棒性进行测度. 引入基于鲁棒性的动态互补强度指标,对客运网络间的互补效应(CE)进行量化. 对是否考虑CE时的鲁棒性进行对比,分析CE对鲁棒性的提升程度. 以关中平原城市群为例进行实例研究,结果表明,在城市群多模式客运网络中,普铁网应对突发事件时的鲁棒性最强,公路网最弱. 无论在何种攻击策略下,考虑CE时,城市群多模式客运网络的鲁棒性均有明显的提升,高铁网、普铁网和公路网的敏感度分别下降了19.1%、29.3%和22.0%.

12. 基于非合作博弈的车道保持共享控制
章军辉,郭晓满,王静贤,付宗杰,刘禹希
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (5): 1001-1008.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.05.013
摘要   HTML PDF(pc) (1298KB)(29)   

为了减少共驾过程中的人机冲突,提出基于非合作博弈的人机共驾控制策略. 基于线性二自由度汽车模型,采用一阶微分方程对车道保持共享控制问题进行数学描述,利用非合作博弈理论(NCG)描述双驾双控系统中的驾驶控制权分配问题,即通过非合作博弈方法来解决多个决策者共同作用于同一个动力学系统的共享控制问题. 设计控制权博弈模型,采用预瞄偏移距离(POD),对驾驶人与智能系统的置信度矩阵进行更新,能够实现驾驶人与智能系统之间驾驶控制权的平稳交接. 基于模型预测控制(MPC)框架,采用二次型代价函数及线性不等式约束的形式,将车道保持共享控制的前轮转角决策问题转化成带约束的在线二次规划问题. 基于驾驶人在环的CarSim/Simulink集成环境,对该控制策略进行验证. 结果表明,该控制策略能够较好地兼顾横向运动控制精度及驾驶人的控制权裕度.

13. 剪力滞对CFRP板-钢梁加固界面应力的影响
朱佩云,李晓章,余明明,谢旭
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (5): 1020-1028.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.05.015
摘要   HTML PDF(pc) (3095KB)(22)   

为了分析工字钢梁弯曲变形产生的剪力滞效应对黏结层法向应力和切应力的影响,基于虚功原理的能量变分法建立考虑剪力滞的碳纤维增强复合材料(CFRP)加固梁黏结应力计算理论方程. 通过与试验和有限元数值模拟结果的对比,验证了理论方程的正确性. 开展不同弯矩作用下的工字型钢梁黏结层界面切应力和法向应力参数分析. 结果表明,剪力滞引起的翼缘板纵向位移沿横向3次抛物线分布的假定是合理的. 剪力滞效应对CFRP加固工字钢梁弯曲变形下的端部界面应力影响不可忽略,影响程度随着截面弯矩和翼缘板宽度的增加而增大.

14. 钢-混组合梁荷载-温度效应的统一解析模型
刘江,张宁,刘永健,马印平
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (5): 988-1000.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.05.012
摘要   HTML PDF(pc) (2505KB)(25)   

基于欧拉伯努利梁理论,提出非均布荷载、轴向力、梁端弯矩和非线性温度分布共同作用下的有滑移组合梁统一解析模型,推导组合梁挠度、界面剪力、滑移及截面应力的计算公式,开展简支组合梁和连续组合梁算例分析,讨论界面刚度和温度作用对界面滑移和挠度的影响. 研究结果表明,组合梁温度作用产生的挠度与界面滑移由等效温度滑移应变和等效温度曲率决定,可以通过将桥面板与钢梁的温度分布各自分解为有效温度、竖向线性温差和残余温度等相互独立的3部分进行计算. 简支梁和2跨连续梁算例在温度作用下的界面滑移沿梁长呈现反对称分布,滑移主要集中在距端部小于2 m的范围内,受滑移的影响,组合梁端部桥面板底面的拉应力水平较高,可以超过2 MPa,增加了底面混凝土开裂的风险. 提出了温度作用下界面滑移组合梁的挠度影响系数,可以用于组合梁挠度的快速计算,其大小不仅与界面完全连接与界面无连接时组合梁的抗弯刚度比和组合效应系数有关,还受温度作用系数的直接影响.

15. 基于改进Mask R-CNN与双目视觉的智能配筋检测
魏翠婷,赵唯坚,孙博超,刘芸怡
浙江大学学报(工学版)    2024, 58 (5): 1009-1019.   DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2024.05.014
摘要   HTML PDF(pc) (6948KB)(30)   

为了提高配筋检测的智能化水平,提出基于改进掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN)模型与双目视觉技术的配筋检测方法. 通过在Mask R-CNN中加入自下而上的注意力机制路径,形成了带通道注意力和空间注意力的掩膜区域卷积神经网络(Mask R-CNN+CA-SA)改进模型. 结合双目视觉技术进行坐标转换,获取钢筋直径与间距,实现智能配筋检测. 在自建的包含3 450 张钢筋图片的数据集上进行训练,结果表明,改进模型的F1分数和全类平均精确率(mAP)相较于Mask R-CNN基础网络分别提高了2.54%和2.47%. 通过钢筋网验证试验和复杂背景测试,钢筋直径的绝对误差和相对误差基本小于1.7 mm和10%,钢筋间距的绝对误差和相对误差分别小于4 mm和3.2%,所提方法在实际应用中具有较强的可操作性. 智能配筋检测技术在保证足够的检测精度的同时,能够大大提升工效,降低人工成本.

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