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大跨径混凝土斜拉桥线形优化预测研究

铁道科学与工程学报 2018年第1期15卷 133-140页

作者：于景飞吴炎奎苏醒内蒙古科技大学土木工程学院内蒙古包头014010 河南省公路工程局集团有限公司河南郑州450009

大跨径混凝土斜拉桥施工工序复杂,施工过程中受到诸如拉索垂度、温度变化、混凝土收缩徐变效应等非线性因素影响,使立模标高的设定存在较大误差,理想的成桥状态难以实现。为使成桥线形准确,结构受力均衡,综合分析影响施工立模标高的因素... 详细信息

大跨径混凝土斜拉桥施工工序复杂,施工过程中受到诸如拉索垂度、温度变化、混凝土收缩徐变效应等非线性因素影响,使立模标高的设定存在较大误差,理想的成桥状态难以实现。为使成桥线形准确,结构受力均衡,综合分析影响施工立模标高的因素,建立基于粒子群优化算法的BP神经网络立模标高修正参数的预测模型,对修正值进行预测。研究结果表明:所建模型性能稳定,具有较好的预测泛化能力。由预测结果得到的线形更接近理想成桥线形,主梁结构受力合理,能够实现较好的成桥状态,为斜拉桥主梁线形优化方法提供参考。

关键词：立模标高斜拉桥施工粒子群算法神经网络线形优化

基于运行速度的隧道进出口安全性评价及线形优化

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中外公路 2014年第4期34卷 242-245页

作者：孙贵清刘云孙平中交第二公路勘察设计研究院有限公司湖北武汉430056

为提高隧道进出口行车安全性,通过运行速度计算模型对隧道进出口车辆运行速度变化特征及相邻单元的ΔV85进行分析,分析不满足安全性要求的原因,找出存在的问题。根据计算原理,分析各指标对相邻单元速度差的影响程度,对路线平纵面线形进... 详细信息

为提高隧道进出口行车安全性,通过运行速度计算模型对隧道进出口车辆运行速度变化特征及相邻单元的ΔV85进行分析,分析不满足安全性要求的原因,找出存在的问题。根据计算原理,分析各指标对相邻单元速度差的影响程度,对路线平纵面线形进行优化调整,使运行速度协调性满足要求,并采取其他工程措施,以满足行车安全性的要求。

关键词：运行速度相邻单元安全性评价线形优化

基于自解释道路理念的道路线形优化与仿真评价

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基于自解释道路理念的道路线形优化与仿真评价

作者：陈曦河北工业大学

学位级别：硕士

随着我国社会经济高速稳步的发展，我国的公路建设发展迅猛，路网规模不断扩大，道路质量不断提高，而随之而来的道路交通事故数亦连年居高。道路交通安全问题的研究具有广泛的现实意义。本文通过对道路交通安全现状进行分析，运用灰... 详细信息

随着我国社会经济高速稳步的发展，我国的公路建设发展迅猛，路网规模不断扩大，道路质量不断提高，而随之而来的道路交通事故数亦连年居高。道路交通安全问题的研究具有广泛的现实意义。本文通过对道路交通安全现状进行分析，运用灰色关联分析确定各类因素对交通事故的影响权重，权证了影响道路交通安全的主要因素为超速，进而针对性的对我国道路安全现状进行分析，明确了易发生超速现象的情况以及超速行驶对于驾驶员的影响;应用自解释道路理念，从理念的机制加以分析和理解,找出了我国目前道路安全性建设的状况，提出了自解释道路理念与我国道路设计相结合的基本要点;运用VISSIM仿真软件对京新高速胶泥湾至冀晋界K26+000至K43+900路段的交通安全性进行了模拟仿真，根据评价结果发现了我国传统道路设计模式存在的不足;运用自解释道路理念加以优化，并再次利用VISSIM软件对优化方案进行模拟仿真，评价结果显示出运用自解释道路理念对道路进行优化对于交通安全有很大的提升。论文从速度控制的角度对道路的安全性进行了研究与探索，运用灰色关联分析和VISSIM仿真软件对道路进行评价是本文主要内容，将自解释道路的理念引入优化设计具有创新性，为今后的道路行车安全性的研究提供了新的视角，对于提升我国道路的宽容性具有现实意义。

关键词：交通安全灰色理论 VISSIM仿真自解释道路线形优化评价

基于运行安全与效率保障的互通式立交匝道横断面布置及线形优化研究

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基于运行安全与效率保障的互通式立交匝道横断面布置及线形优化研...

作者：张铁英吉林大学

学位级别：硕士

随着我国高速公路网络不断健全,互通式立交在路网交通转换时所发挥的重要作用日益凸显。互通式立交与路网车辆的通行能力、运行安全和质量有着密切的联系。匝道是整个互通式立交的重要组成部分,各匝道的功能定位以及其横断面布置已成为... 详细信息

随着我国高速公路网络不断健全,互通式立交在路网交通转换时所发挥的重要作用日益凸显。互通式立交与路网车辆的通行能力、运行安全和质量有着密切的联系。匝道是整个互通式立交的重要组成部分,各匝道的功能定位以及其横断面布置已成为立交选型的重要考虑因素。我国幅员辽阔,高速公路相关标准、规范具有普适性,但吉林省位于东北季节性冻土地区,有着特殊的地理气候环境和交通运行特性,在互通式立交的匝道横断面布置等方面有着特殊的需求。为此,有必要针对吉林省互通式立交的匝道横断面布置及线形等内容进行深入研究。2016年,吉林省交通运输厅印发《吉林省“十三五”高速公路勘察设计技术指南》,其中规定:“枢纽型互通式立交、县级及县级以上城市出入口的互通式立交,单向匝道宽度不宜小于10.5m”。因该规定高于现行规范、细则的要求,就需要在满足现行规范、细则的前提下,研究提出10.5m宽匝道横断面布置优化方案及线形指标,以明确适合吉林省高速公路互通式立交匝道的横断面形式。本文共分三方面研究内容:一是互通式立交匝道横断面布置优化研究;二是互通式立交匝道线形优化研究;三是互通式立交出入口分、合流区域的主要安全保障措施。利用驾驶模拟实验和Autoturn模拟车辆轨迹试验等方法,对不同类型的典型匝道横断面形式的优缺点进行了深入分析,给出了吉林省推荐采用的匝道横断面布置形式和线形指标,并提出了互通式立交出入口分、合流区域的主要安全保障措施。通过这篇论文的研究,可采用较为经济有效的方法提高互通式立交的安全性和通行效率。为互通式立交的规划、设计、建设和管理人员提供兼顾安全与效率的定量分析参数和方法。符合今后一段时期吉林省高速公路建设的客观需要,将为吉林公路事业实现高质量发展贡献一份力量。

关键词：互通式立交匝道横断面线形优化安全保障

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既有线提速改造线形优化及动力学评估研究

既有线提速改造线形优化及动力学评估研究

作者：孙宪夫北京交通大学

学位级别：硕士

既有线在多年的运营中,线路受到列车反复加载、地质条件变化和大量养护维修作业等干扰因素的影响,线路实际线位已偏离原始设计线位。若采用原始设计线形为基准来整正,无疑会增加大机捣固作业量和难度,并且可能受到接触网、轨旁设备或桥... 详细信息

既有线在多年的运营中,线路受到列车反复加载、地质条件变化和大量养护维修作业等干扰因素的影响,线路实际线位已偏离原始设计线位。若采用原始设计线形为基准来整正,无疑会增加大机捣固作业量和难度,并且可能受到接触网、轨旁设备或桥隧限界的影响,导致部分区段不能调整到原始设计线位。因此,本文提出了适用于既有线提速改造的线路平纵断面线形优化设计方法,并分析优化约束条件和目标对拟合结果的影响。以敦煌铁路提速改造项目为例,制定了符合工程实际需求的线路精捣方案,结合动力学理论分析了线形优化效果和大机精捣作业效果。为既有线基础设施整治提供技术、理论和实践支撑。本文主要工作如下:（1）既有线平纵断面线形优化设计理论针对测点位于直线段和圆曲线段,分别推导了基于距离残差平方和最小的正交最小二乘数学拟合模型,该模型能同时考虑测点横、纵坐标存在的误差。提出基于测点坐标斜率变化率进行线形初步分段,并结合正交最小二乘法通过反复迭代拟合实现线形的精确分段,针对测点数据不全的情况提出处理方法。实例验证该分段方法能够实现线形自动识别,并且精度很高。总结既有线平纵断面线形优化中需要考虑的约束条件,提出以调整量整体最小为优化目标的线形优化方法。（2）优化约束条件及目标对拟合效果影响研究基于本文提出的平纵断面线形优化设计理论,研究不同的优化约束条件和优化目标对平纵断面线形拟合效果的影响。研究结果表明:（1）当曲线段存在反弯时,平面线形优化主要改善整体的绝对偏差,而对于反弯处的相对偏差改善效果不明显。当曲线段实际线位分布在原始线位一侧时,曲中附近偏差改善效果非常明显,线元分界点附近偏差改善效果不明显。（2）坡段拟合有利于改善区段的整体绝对偏差,竖曲线半径的调整有利于改善变坡点附近的相对偏差。（3）控制点在线元分界点附近相比于控制点在曲中附近时,优化得到的曲线参数较原始设计参数变化更大,整体平面偏差的优化效果也更差。（4）以偏差平方和最小和偏差绝对值之和最小作为优化目标得到的优化结果基本一致,但前者会略有利于降低偏差的最大值。（3）敦煌铁路提速改造精捣效果分析及动力学评估研究以敦煌铁路K63+300～K69+300区段为例,采用本文提出的线形优化理论制定了符合工程实际需求的线形优化方案,并从数学特征和动力学理论角度分析了实际应用的效果。研究结果表明:（1）线形优化后平面和高程偏差整体更小。平面偏差在20～80mm范围内的测点占比减少了5.6%,高程偏差在80～160mm范围内测点占比减少了31.4%。由于实设超高变大、缓和曲线长度变短导致超高时变率增大,使得缓和曲线段的车辆响应冲击变大、衰减距离变长。（2）大机精捣作业后线路实际中线逐渐向设计线位靠拢,TQI由5.0以上降低到3.4以下。从频域特征来看,波长在500m以下的平纵断面偏差均得到不同程度的改善。（3）当车速为80km/h～160km/h时,轨向和高低不平顺的敏感波长范围为别为15m～40m和20m～60m。（4）基于动力学理论分析可得捣固后车辆各项动力学响应指标均有不同程度的降低。

关键词：铁路既有线线形识别线形优化约束条件车线动力学轨道不平顺敏感波长动力学评估

高货运比例公路路侧事故风险分析与线形优化设计方法研究

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高货运比例公路路侧事故风险分析与线形优化设计方法研究

作者： Gonchigchultem Orgil 东北林业大学

学位级别：硕士

伴随着公路货运的发展,货车参与的交通事故数量也逐年增加,对于有货车参与的事故,重、特大事故比例往往较高。由于货车总重大、车身长、加减速性能差等相关因素,货运事故中重、特大事故比例高,其中货车冲出路外事故（路侧事故）占比较... 详细信息

伴随着公路货运的发展,货车参与的交通事故数量也逐年增加,对于有货车参与的事故,重、特大事故比例往往较高。由于货车总重大、车身长、加减速性能差等相关因素,货运事故中重、特大事故比例高,其中货车冲出路外事故（路侧事故）占比较大且致死率较高。本文基于高货运比例公路交通事故系统致因机理分析,构建高货运比例公路交通路侧事故概率预测模型,通过开展高货运比例公路交通事故乘员伤害研究,进而提出高货运比例公路事故风险评价方法;基于路侧事故风险评价,提出高货运比例公路线形优化设计方法。研究成果有助于丰富运公路安全设计、交通管理等理论,为交管部门完善公路货运交通基础设施提供决策依据,从而提升公路运输安全水平。首先,将车速、圆曲线半径、纵坡坡度、超高横坡度、硬路肩宽度、圆曲线加宽、路面附着系数、车型（载重货车、铰接列车）作为风险因素,利用PC-Crash软件开展事故模拟试验;通过二元Logistic回归分析筛选显著性风险因素,构建高货运比例公路路侧事故概率预测模型;根据概率模型预测结果,借助“累计频率曲线法”思想,给出路侧事故潜在多发点和路侧事故多发点概率阈值,由此提出高货运比例公路路侧事故多发路段判别方法。其次,利用PC-Crash真软件开展载重货车、铰接列车驶入路侧模拟试验;将ASI作为乘员伤害指标,通过分析各个试验参数与乘员伤害指标的关系,针对公路直线段和曲线段,构建了基于ASI的高货运比例公路路侧事故乘员伤害评估模型。通过定义ASI有序数据样本,利用Fisher最优分割法确定了路侧事故严重度的合理评价等级及各级ASI阈值,提出了基于ASI的公路路侧事故严重度评价标准,并予以案例验证。据此从事故概率和事故严重度两方面提出高货运比例公路路侧事故风险评价方法。最后,采用决策树CART算法识别了能够降低高货运比例公路路侧事故率的风险因素组合,依据高货运比例公路交通事故风险评价方法,在《公路路线设计规范》（JTG D20-2017）规定的基础上,从平面、纵断面和横断面三方面研究提出能够保证事故处于低风险的高货运比例公路线形优化设计方法。

关键词：高货运比例公路路侧事故风险评价线形优化决策树

高速公路互通立交出口匝道线形优化研究与仿真分析

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高速公路互通立交出口匝道线形优化研究与仿真分析

作者：吉星东南大学

学位级别：硕士

我国高速公路网络逐年完善,交通安全形势却十分严峻。高速公路交通事故严重程度也远远高于普通公路,尤其互通立交区域是高速公路上的事故多发地。互通立交匝道线形指标受限、前后不协调等因素,使驾驶员难以适应、引发车辆失控而导致交... 详细信息

我国高速公路网络逐年完善,交通安全形势却十分严峻。高速公路交通事故严重程度也远远高于普通公路,尤其互通立交区域是高速公路上的事故多发地。互通立交匝道线形指标受限、前后不协调等因素,使驾驶员难以适应、引发车辆失控而导致交通事故。其中,出口环形匝道的线形指标最低,安全状况最差。因此,从安全角度研究出口匝道线形的优化设计很有必要。本文从线形安全角度出发,对互通立交出口匝道线形的优化设计进行研究;多角度分析出口匝道线形与行车安全的关系,提出出口匝道线形安全综合评价模型;并基于此模型,应用遗传算法对出口匝道线形进行仿真优化。首先,总结国内外有关互通立交匝道安全设计及优化的研究成果。在分析各种形式出口匝道的主要特点后,找出最不利的匝道线形即出口环形匝道,并重点讨论出口环形匝道的运行速度特征;从平面、纵断面和超高三方面研究匝道线形特征对行车安全的影响,并提出相应的安全设计要点。其次,从运行速度协调性、三维线形一致性、视距、驾驶员紧张度四个方面,选取八个指标探讨和分析匝道线形对行车安全的影响,提出各评价指标的数学表达式和评价标准,从而建立出口匝道线形安全评价模型;基于层次分析法计算各级评价指标的权重系数,确定综合评价指标——出口匝道线形安全系数ERSI的计算模型。然后,对应用遗传算法优化出口匝道线形的可行性进行分析。建立出口匝道线形设计模型,确定优化设计变量;采用二进制编码,实现线形设计模型的编码化。分析出口匝道优化的约束条件,即约束变量的范围限制和匝道的位置约束,并明确其数学表达。根据出口匝道线形安全评价模型,确立遗传算法的适应度函数。最后,参照传统遗传算法,提出本文遗传优化算法的操作步骤及相应流程,并对算法控制参数进行讨论和分析。最后,进行遗传算法实例仿真运算。论文采用经验人员设计初始优化方案,确定实例边界条件后,运行遗传算法程序得到线形参数组合的最优方案。结果显示,优化后的出口匝道线形比初始设计方案安全程度更高。实例仿真运算表明,遗传算法可以应用于出口匝道线形参数的安全优化,为设计人员设计出更加安全舒适的出口匝道线形提供了新的技术手段。

关键词：出口匝道线形优化安全评价层次分析法遗传算法

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多跨连续梁桥挂篮施工线形优化研究

多跨连续梁桥挂篮施工线形优化研究

作者：张祥凯合肥工业大学

学位级别：硕士

随着我国经济的高速发展,基础建设在国民经济发展中的重要性不言而喻,尤其是桥梁建设更是城市道路交通枢纽中的关键环节。桥梁以其跨越障碍物的能力成为交通建设中必不可少的一环。这其中预应力混凝土桥梁作为一种古老的桥梁结构型式,... 详细信息

随着我国经济的高速发展,基础建设在国民经济发展中的重要性不言而喻,尤其是桥梁建设更是城市道路交通枢纽中的关键环节。桥梁以其跨越障碍物的能力成为交通建设中必不可少的一环。这其中预应力混凝土桥梁作为一种古老的桥梁结构型式,越来越发挥着它的重要性,而预应力混凝土连续梁桥的建设必然少不了悬臂浇筑施工法,它是目前为止混凝土连续梁桥最常用的施工方法,其方法结构形式较为合理,施工造价便宜,无需占用桥跨之间的场地而受到青睐。但是悬臂法施工也存在一系列不可预知的风险,同时也会产生较为复杂的应力和挠度的变化。由于混凝土材料的各项不均匀质性、几何参数的变异性以及温度等各种不确定因素的影响,也使得成桥后的内力与线形与设计值不能很好的吻合。因此合理的施工方法是保证桥梁安全健康的重要手段,而随着桥梁施工监控的介入,许多问题得以很好的解决,它是通过对桥梁施工前期、施工过程及施工后期的全过程参与,很好的把设计与施工结合起来。通过对芜湖荆山大桥进行现场数据实测及有限元模拟分析,结果表明：①连续梁主梁各阶段施工关键控制点各项指标(如：挠度、应力)实测值与理论值吻合程度较高;②通过有限元软件MIDAS建模计算分析,得到混凝土连续梁桥施工过程中各断面及成桥后状态均处于受压状态,受力满足桥梁施工规范要求,表明桥梁在悬臂施工过程中安全性较高,同时软件分析也为施工监控提供有力的保证;③芜湖荆山大桥连续梁在施工过程中必然受到多种外部因素的影响,进行相应的参数简化计算尤为重要;④连续梁桥施工过程中各断面应力及成桥后线形基本满足设计要求,施工预拱度设置比较合理。本篇硕士论文对连续梁桥的受力特点及施工控制做了较为详细的阐述,可以作为同类型桥梁施工监控的依据。

关键词：挂篮施工施工监控线形优化

大跨度桥上轨道长波不平顺评价及线形优化方法研究

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大跨度桥上轨道长波不平顺评价及线形优化方法研究

作者：舒英杰西南交通大学

学位级别：硕士

超大跨度桥梁逐渐被应用于高速铁路，其结构柔性、体系复杂等特点为桥上轨道平顺性带来诸多不确定性，多座完工大桥线路未实现设计速度，主要原因为现行轨道平顺性控制标准和轨道线形调整方法均基于路隧段线路制订，未考虑超大跨度桥梁... 详细信息

超大跨度桥梁逐渐被应用于高速铁路，其结构柔性、体系复杂等特点为桥上轨道平顺性带来诸多不确定性，多座完工大桥线路未实现设计速度，主要原因为现行轨道平顺性控制标准和轨道线形调整方法均基于路隧段线路制订，未考虑超大跨度桥梁这一特殊柔性线下基础的大变形特征。本文从高速列车行车性能出发，针对超大跨度桥梁开展轨道不平顺评价和轨道线形优化研究，主要研究工作及结论如下：　　（1）探明了高速列车行车性能特性。将轨道不平顺模拟为正弦型不平顺，研究了不平顺波长、幅值对高速列车各行车性能指标的影响，在15~210m波长范围车体加速度为行车性能控制指标，车体偏心加速度具有两处较为明显的敏感波长，且其随波长的变化趋势与车体中心加速度明显不同，应将车体偏心加速度作为车体加速度的表征;行车性能指标与不平顺幅值线性相关，在敏感波长处的幅值-行车性能指标斜率最大，基于车体加速度提出了轨道不平顺在敏感波长处的幅值管理建议值。研究了高速列车各行车性能指标与 60m 弦测值的相关性，各行车性能指标与 60m 弦测值均为线性相关，且两者斜率随波长的变化趋势与指标随波长的变化趋势相同;车体加速度为制订弦测限值的控制指标，在敏感波长处的弦测值-车体加速度斜率最大，提出了轨道不平顺在敏感波长处的60m弦测值管理建议值。　　（2）系统研究了超大跨度桥上轨道不平顺。对轨道随机不平顺、线路纵断面、桥梁变形分别开展研究，发现固定波长范围的随机不平顺具有稳定的车体加速度平均值、均方根值以及弦测平均值、均方根值，随机不平顺的最大截止波长主要影响弦测值和车体加速度的最值以及两者的拟合截距;竖曲线具有固定弦测值，原因在于圆曲线半径与中点弦测值有明确固定的关系式，竖曲线半径对弦测值和车体加速度的最值比值影响不大;在桥梁挠曲变形激励下，车体加速度和弦测值在辅助墩附近区域均有明显极值，在大跨桥梁轨道平顺性研究中需同时考虑整体升降温工况及其温度变化的影响。在桥上叠加不平顺激励下，车体加速度最值和弦测最值主要分布于跨中、桥塔以及辅助墩等桥梁特征区域附近，特征区域的弦测最值与车体加速度最值基本呈线性相关，得到了桥梁特征区域轨道不平顺弦测值与车体加速度的相关性。　　（3）提出了基于行车性能的轨道线形优化方法。根据行车性能特性，提出轨道线形的傅里叶级数形式，通过阶数调节轨道线形中的波长成分，建立轨道线形与行车性能的直接关联，以行车性能为优化目标、结合桥上轨道约束条件，形成了超大跨度桥上轨道线形优化方法。对两座主跨超千米桥梁的轨道线形开展实例应用，并进行分析讨论。优化后的轨道线形行车性能、平顺性、适应性好，车体加速度与理论离心加速度吻合，且小于实际工程中采用的多坡段优化方案;发现车体离心加速度与中点弦测值具有明确的数学关系，当曲率半径大于一定值后，离心加速度与弦测值具有稳定比值。

关键词：超大跨度铁路桥梁行车性能中点弦测法轨道长波不平顺线形优化