中国公路学报

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李宁, 徐彬, 陈飞熊

中国公路学报. 2006, 19(3): 1-7.

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基于提出的正冻土三场耦合的理论框架以及所开发的全面考虑正冻土骨架、冰、水三相介质水、热、力与变形的真正耦合作用的分析系统3G2001, 对214国道花石峡试验路基实测的地温变化和路基路面变形进行了对比分析验证;根据路面冻胀融沉过程曲线, 将冻土路基的变形过程分为4个阶段, 即剧烈冻胀阶段、冻胀持续稳定阶段、剧烈融沉阶段和融沉持续稳定阶段, 揭示了冻土路基冻胀融沉的热力学内在机制。对比结果显示:分析所得的路基温度场与实测值变化规律一致, 其量化相差在10%~20%以内;分析所得耦合变形随时间的变化与实测值相一致, 路中的分析变形值与实测值相差也在允许范围内。

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成层非均质地基一维固结方程半解析求解

夏建中, 江雯, 谢康和

中国公路学报. 2006, 19(3): 8-11.

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针对成层地基和变荷载下非均质地基固结研究不成熟的问题, 首先获得了土体渗透系数和压缩系数均随深度任意变化的成层非均质地基一维固结方程及其半解析解和计算程序;然后以渗透系数和压缩系数是深度的多项式函数的非均质地基为例, 对多层非均质地基的一维固结性状进行了研究;最后通过典型的算例, 对多层地基的一维非均质固结性状与一维非线性固结性状进行了分析比较。研究结果表明:采用非均质假定的结果与传统的太沙基固结理论有很大差别, 固结系数不是决定固结性状的惟一土性参数。

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管桩加固软土路基桩土应力现场试验

陈小庭, 夏元友, 芮瑞, 夏旭阳, 冯仲仁

中国公路学报. 2006, 19(3): 12-18.

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利用现场试验的方法, 在地质情况相近的软基管桩路段采取了4种不同的褥垫层设置方式, 并在4个监测断面埋设了大量的土压力盒对桩土应力进行严密监控, 获得大量数据。通过对监测数据的获取与整理, 对土压应力以及桩土应力比的时效性等特性进行了分析, 试验数据反映了以桩土应力比峰值点为分界点, 桩土应力协调分两阶段, 由土体瞬时沉降引起的应力协调是桩土协调工作的第一阶段, 由主固结引起的为第二阶段;同时通过对比分析, 对褥垫层设置提出了合理的建议。

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泥石流两相冲击力及冲击时间计算方法

陈洪凯, 唐红梅

中国公路学报. 2006, 19(3): 19-23.

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将泥石流体概化为两相流体, 即具有相同粒径的固相颗粒和具有相同力学性质的液相浆体。基于泥石流体为沿流动方向的一维流假定, 通过计算固、液分相流速和分相运动加速度, 运用牛顿第二定律建立了液相浆体和固相颗粒的冲击力计算式, 并据此构建了计算泥石流两相冲击力的综合表示式;运用泥石流在防治结构表面产生的冲击坑或在泥石流沟岸产生的冲蚀槽等冲击形迹, 建立了泥石流冲击时间计算方法。通过工程实例分析显示, 计算结果与实测结果吻合较好, 相对误差在3%以内, 满足实际工程要求。

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磨细矿渣改性超细水泥修补微裂缝的性能

王晓飞, 申爱琴, 朱建辉

中国公路学报. 2006, 19(3): 24-28.

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针对目前存在的水泥混凝土路面裂缝无机修补材料的界面粘结强度低, 且水泥路面早期裂缝一般为细小的微裂缝的问题, 采用颗粒较小的超细水泥、磨细矿渣(GGBFS)及其他外加剂制备了水泥混凝土路面裂缝灌浆材料, 对该类材料的力学性能和界面粘结性能进行研究, 并通过微观试验分析揭示了材料宏观性能的改性机理。研究表明:磨细矿渣能通过微粒填充作用使超细水泥浆体的微观结构变得更密实, 提高材料稳定期的力学强度;适量的磨细矿渣能改善灌浆材料的粘结界面微观结构, 增加界面粘结强度。

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SBS改性沥青剪切发育过程的动态力学热分析

袁燕, 肖云, 张肖宁

中国公路学报. 2006, 19(3): 29-33.

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为了检验改性过程中共混物性能的变化规律, 在实验室制备SBS改性沥青的过程中, 用不同类型SBS与不同组分的基质沥青配伍, 对制备过程中的样品进行动态力学扫描及常规沥青试验, 发现在适当的剪切及发育时间内沥青与聚合物共混的动力学性能会得到改善, 过长的剪切及发育时间使其性能下降。在其他条件一致的情况下, 聚合物在沥青中能否形成网络结构取决于沥青组分, 共混所需的合适剪切及发育时间有赖于沥青组分与改性剂的配伍性。

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千米级斜拉桥空间非线性两阶段索力优化

张建民, 肖汝诚

中国公路学报. 2006, 19(3): 34-40.

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针对斜拉桥的施工控制技术问题, 提出了斜拉桥两阶段索力优化的方法, 采用一阶最优化计算方法来确定某千米级斜拉桥在施工状态和成桥状态下的合理索力。首先将斜拉桥成桥后的线形和梁塔的最小弯曲应变能设为目标函数, 通过对目标函数的最优化处理, 求出各施工阶段的斜拉索索力和主梁的预转折角, 用空间非线性有限元法模拟钢箱梁的悬臂拼装过程;成桥后, 将斜拉桥梁塔的最大和最小弯矩设为目标函数, 求出斜拉索索力的合理调整值。计算结果表明:该方法是可行的, 结果也是合理的。

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斜拉索风雨振响应特性

胡建华, 王修勇, 陈政清, 倪一清, 高赞明

中国公路学报. 2006, 19(3): 41-48.

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为了研究斜拉桥拉索风雨振的机理及响应特征, 在岳阳洞庭湖大桥建立了由风速仪、雨量计、加速度传感器组成的风雨振现场观测系统, 观测到了多次拉索风雨振现象;得到了发生拉索风雨振时风速、风向及雨量的基本条件, 分析了风雨振时拉索振动的幅值、主振频率、模态参与特性及空气动力负阻尼比等响应特征。结果显示拉索风雨振很少为单模态振动, 大多表现为主振模态和多阶模态参与的振动。

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地震作用下城市立交抗震挡防撞措施分析

聂利英, 范立础

中国公路学报. 2006, 19(3): 49-53.

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为了明确地震作用下抗震挡前设置防撞装置对结构抗震性能的作用, 通过非线性时程反应分析, 应用接触单元对比了城市立交中抗震挡设置了防撞装置后的结构抗震性能。由有防撞装置单墩模型参数分析以及一联简支梁设置与不设置防撞装置模型的对比分析可知:防撞装置的最大容许变形量是防撞效果的重要控制参数, 在抗震设计中应综合考虑结构碰撞刚度、防撞装置可以提供的变形量以及构造许可等因素。

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粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝计算方法

袁旭斌, 贺拴海, 宋一凡

中国公路学报. 2006, 19(3): 54-58.

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针对目前关于粘贴纤维布(FRP)限制钢筋混凝土(RC)梁裂缝开裂的作用缺乏理论探讨和定量分析的问题, 根据混凝土裂缝开裂机理建立了粘贴纤维布加固梁的裂缝开裂全过程表达式, 在5片粘贴纤维布加固的RC简支T型梁试验中定量研究了不同受力阶段下的裂缝宽度和裂缝间距, 理论分析和试验研究都考虑了初始荷载对裂缝开裂的影响。分析表明:纤维布粘结应力是裂缝间距和宽度减小的主要原因, 粘贴纤维布加固后梁的裂缝开裂分为两个阶段。最后, 提出了粘贴纤维布加固RC梁的受弯裂缝宽度计算方法。

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特长公路隧道洞口污染物扩散的有限元法模拟

邓顺熙, 张广, 李喜, 官燕玲

中国公路学报. 2006, 19(3): 59-64.

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建立了公路隧道洞口处排放污染物输送与扩散所遵循的方程组。针对秦岭终南山特长公路隧道洞口环境特点对方程组进行了简化。采用有限元法, 考虑洞口排放源、洞口边界与东线洞口排放及隧道西线洞口进风的影响, 对该特长隧道洞口排放形成的垂直和水平二维CO质量浓度分布及通量场进行了数值计算。结果表明:以隧道排口为中心形成了随距离明显递减的CO质量浓度场;隧道西线洞口排放CO对东线洞口的进风空气质量产生明显影响;进一步数值分析发现, 在隧道外两洞口之间增加一墙体可有效减小两洞口之间的污染影响。

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隧道洞口段的抗震设防长度

高峰, 石玉成, 严松宏, 关宝树

中国公路学报. 2006, 19(3): 65-69.

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运用Newmark隐式时间积分有限元法并采用粘-弹性人工边界, 进行了隧道三维地震反应分析。在不同的围岩材料、衬砌类型情况下, 分析了隧道洞口段衬砌应力和位移沿隧道轴线方向的变化规律以及采取注浆加固围岩方法的减震效果。计算结果表明:抗震设防长度主要与洞口段围岩性质有关, 洞口段松软、破碎的围岩越长, 隧道的设防长度就越长;隧道的断面形式以及洞口段临空面的存在与隧道的设防长度关系不大;在地震荷载作用下, 洞口段隧道衬砌产生了很大的轴向应力;可采用注浆加固洞口段围岩的方法减小洞口段衬砌的应力和位移。

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公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型

宋瑞, 何世伟, 杨永凯, 杨海, 罗康锦

中国公路学报. 2006, 19(3): 70-76.

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针对需求随机变动条件下公交运营设计的综合优化问题, 首先将公交运行情况抽象到三维网络中, 给出公交车辆运营服务的时空网络图, 由此构造基于随机期望值规划的公交时刻表设计与车辆运用综合优化模型, 该模型综合考虑了公交企业的经济效益和公交乘客所得到的公交服务水平的优化, 并给出公交服务频次和车辆分配协调的启发式算法。通过北京市某线路实际运营数据的计算, 对公交车队规模、线路类型的安排与公交企业效益及服务的灵敏度关系进行量化分析, 证明模型和算法是有效的。

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基于二次函数型路段行程时间模型描述的交通输出流特性

徐猛, 史忠科

中国公路学报. 2006, 19(3): 77-81.

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根据动态交通分配模型中广泛使用的路段行程时间与路段车流量具有二次函数关系的模型, 在已知路段输入流的条件下, 给出了路段输出流的一般表达式和路段行程时间的递归表达式。在路段车流满足先进先出的条件下, 结合任意时刻的车流量表达式和线性路段行程时间模型得出输出流与输入流的关系式, 导出此时刻的路段车流量表达式, 从而给出了更明确的关于路段行程时间的表达式;同时结合道路交通流调查数据, 对一些实例进行了数值仿真, 所得结果与实际相符。

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道路交通拥挤事件判别准则与检测算法

庄斌, 杨晓光, 李克平

中国公路学报. 2006, 19(3): 82-86.

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针对中国城市道路中存在的交通拥挤现象, 通过对城市道路路段上环形线圈采集到的交通流流量和占有率数据进行对比性分析和统计推导, 从理论上论证了交通拥挤产生的原因;提出了交通拥挤现象出现与消散过程的相对增量判别准则, 并利用给出的判别准则构造出相应的拥挤检测指标, 给出了城市道路路段上交通拥挤的平均占有率自动检测算法;最后结合实际调查的数据, 对算法的正确性进行了验证。

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基于GPS的公路视频影像信息系统

赵祥模, 李娜, 王国强, 关可

中国公路学报. 2006, 19(3): 87-91.

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为了提高公路路况管理及路产管理的效率, 开发了基于全球定位系统(GPS)的公路视频影像信息系统。通过视频影像的实时采集压缩和GPS定位, 系统可实现基于里程和道路设施的多种视频影像搜索和定位功能, 同时可根据电子地图快速定位到相应的视频图像帧。在论述了系统的体系结构后, 推导了利用GPS坐标推算里程的算法, 该算法通过录入关键帧对应的里程, 内插出每帧的里程数, 并对其进行修正。实践证明:该算法可有效地控制图像帧的里程误差, 该系统可有效用于公路路况管理和公路路产管理。

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基于范围经济的运输网络扩张竞争优势分析

周伟, 姚志刚, 王元庆

中国公路学报. 2006, 19(3): 92-95.

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为探明运输网络扩张的竞争优势, 阐述了取得规模经济的3种途径:密度经济、幅员经济和范围经济在运输网络中的实现方式, 认为运输网络扩张主要在于扩大网络覆盖区取得的范围经济。在此基础上, 根据传统的线性运输边际收益函数与边际成本函数, 建立了对称运输网络利润最大化时的最佳运量与最大收益模型, 证明了运输网络扩张时的最佳运量和利润随网络覆盖区扩大而增长, 最优价格随运输网络扩张而下降, 并通过算例对理论性结论进行了验证。结果分析表明:运输网络的扩张具有运输价格和利润的竞争优势, 所表现的运输范围经济主要源于网络扩张时运量增加产生的密度收益。

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公路投资对国民经济贡献的探讨

王利彬, 吴群琪

中国公路学报. 2006, 19(3): 96-99.

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从研究乘数原理与投入产出原理对平衡经济的作用方式和作用结果入手, 论证了这两个理论是从不同侧面对经济运动中同一个问题的揭示, 因此在采用投入产出法计算出投资的影响后, 再考虑乘数效应是不合适的。在这些研究的基础上, 指出交通运输业增加投资对国民经济的贡献, 是在乘数法的分析结果与投入产出法中不均衡投入的分析结果之间的一个范围, 其实际影响接近于乘数法的分析结果。

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超限运输的成因及治理对策

蔡建华, 张剑飞

中国公路学报. 2006, 19(3): 100-105.

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采用经济学的成本及价格分析工具, 阐明了超限运输经济利益驱动的两种表现形式:多装货可以增加收入;使用“大吨小标”车辆可以降低成本。通过利润最大化极值条件的求解, 发现在一般情况下, 运输业户始终未实现利润最大化, 受到利益驱动会不断增加货物装载质量。此外, 通过在运输利润分析中增加执法因素, 发现影响超限运输执法效果的两个要素是超限检测概率和处罚严厉程度。最后, 在成因分析的基础上, 提出了加大经济调节力度, 提高路面执法强度, 加大超限处罚力度的超限运输治理总体思路。

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交通拥挤的进化动态分析

吴兵, 李林波

中国公路学报. 2006, 19(3): 106-110.

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在对交通拥挤本质进行分析的基础上, 认为交通出行是一种衍生需求的博弈过程, 并根据进化动态博弈理论, 对弹性和非弹性需求条件下的交通出行分别进行了分析, 指出在相对于拥挤博弈的可容许动态下, 博弈可以收敛于惟一的纳什均衡, 并表明在此基础上引入合理的可变价格方案可使这一均衡成为真正有效的纳什均衡, 从而实现交通出行的社会最优, 相对于基于边际成本的定价方案, 这一可变价格方案才真正体现了交通拥挤收费的本来意义。

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混合动力电动汽车制动系统回馈特性仿真

张欣, 刘溧, 于海生

中国公路学报. 2006, 19(3): 111-116.

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为了研究混合动力电动汽车(HEV)回馈制动特性, 建立了用于城市公交的混合动力电动汽车复合制动系统的仿真模型, 提出了回馈制动控制策略, 分析了复合制动系统的工作过程, 并探讨影响电动汽车制动系统可靠、安全和高效的主要因素, 研究电动汽车复合制动系统优化途径。研究结果表明:回馈制动最低车速限值越小, 制动能量回收率越大;从回收电动汽车能量角度分析, 回馈制动比例应有一个有效范围值;在各种循环工况下, 具有回馈制动功能时混合动力电动汽车城市客车单位里程的能量消耗可降低10%~25%。

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空气弹簧悬架系统在强迫振动下的动力学分析

尹万建, 韩鹰, 杨绍普

中国公路学报. 2006, 19(3): 117-121.

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利用非线性动力学的方法研究了空气弹簧悬架的非线性动力学特性。通过空气热力学方程和试验得出空气弹簧的刚度特性, 对单自由度1/4车辆模型只考虑车辆的垂向运动, 得到其振动方程, 并研究在单频正弦激励情况下的主共振, 利用平均法得到了一次近似解及幅频关系。利用奇异性理论分析其分岔集, 可知系统为叉形分岔的普适开折。结果表明:激励幅值与非线性刚度是影响空气弹簧悬架非线性特性的主要因素, 且非线性刚度中只有立方非线性起作用。

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车内自适应有源消声系统次级声源布放试验

王登峰, 刘学广, 刘宗巍, 梁杰

中国公路学报. 2006, 19(3): 122-126.

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在构建车内双次级声源有源消声系统的基础上, 对系统中次级声源的布放进行了试验研究, 分析了双次级声源的布放、次级声源与误差传声器的相对位置对车内消声区域和消声效果的影响, 确定了次级声源和误差传声器的合理布放方案。研究表明, 当误差传声器与次级声源的数目相同、误差传声器位于次级扬声器的中心线上, 且与次级声源相距200 mm左右时消声效果最好。讨论了不同车型车内次级声源和误差传声器布置的可行性, 给出了客车、货车和轿车车内次级声源和误差传声器布放的合理方案, 可为多次级声源车内有源消声系统的设计提供参考。

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2006年, 第19卷, 第3期　刊出日期：2006-05-15

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