中国公路学报

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曹卫平, 陈仁朋, 陈云敏

中国公路学报. 2006, 19(6): 1-6.

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基于最小势能原理, 分析了路堤填土、水平加筋体、桩(桩顶托板)及桩间土之间的相互作用, 得到了桩体荷载分担比。研究了桩间距、路堤高度、桩顶托板宽度、路堤填土剪切模量、水平加筋体拉伸强度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比的影响。结果表明:桩间距、路堤高度、托板宽度及桩土相对刚度对桩体荷载分担比影响较大, 路堤填土剪切模量的影响次之, 而水平加筋体拉伸强度的影响很小。设计桩承式加筋路堤时, 主要应通过增大路堤高度与桩间距之比及桩顶托板宽度与桩间距之比来提高桩体荷载分担比。

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软土地基高速公路扩建中新老路堤相互作用数值分析

章定文, 刘松玉

中国公路学报. 2006, 19(6): 7-12.

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采用弹塑性有限元方法分析了老路边坡开挖和加宽部分路堤填筑对老路变形特性的影响。计算结果表明:原有路堤边坡削坡和台阶开挖将会使得老路中心的竖向沉降略有增加, 坡脚侧向位移回缩, 且不同开挖方式对原有路堤影响不同;加宽部分路堤的填筑将会使得老路中心上抬, 路肩点发生较大附加沉降, 引起老路路肩与路中心之间产生过大的附加差异沉降, 明显加大路面横坡, 极易导致对老路路堤、路面的拉裂, 降低道路等级, 必须采用合适的软基处理方案对加宽部分软基进行处理。另外, 宽路堤的变形特性不同于窄路堤, 其沉降呈中央小两边大的形式, 并且最大沉降位置随路堤高度的增加向路堤中央移动, 了解宽路堤变形的这一特性有助于其软基处理方案以及加固效果监测方案的优化。

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减荷拱涵周围土体位移变化的离心模型试验

康佐, 谢永利, 杨晓华, 刘保健

中国公路学报. 2006, 19(6): 13-18.

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通过土工离心模型试验, 利用拱涵模型模拟了实际路堤的回填材料、沟坡地形、减荷材料、地基形式及施工工艺, 并使用图片测量软件分析了拱涵周围土体在未减荷与EPS板减荷工况下的变形运动性状和全局位移场的差异。根据试验结果再现了两种试验工况下, 拱涵周围土体随填土高度增加的运动变化过程;模拟了EPS板变形作用下涵顶土拱的形成和基本形态;分析了拱效应影响下的拱涵基底土体的运动情况, 发现通过卸荷拱转嫁到拱涵两侧土体的荷载促使基底两侧土体向基底中心运动, 从而对基底产生了向上的反力, 减小或阻止了拱涵自身的沉降。结果表明:合理模量和厚度的EPS板既可以减荷, 也可以起到稳定结构纵向不均匀沉降的作用。

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土工格栅经验型蠕变模型及其参数试验

肖成志, 栾茂田, 杨庆, 上官云龙, 裴建军

中国公路学报. 2006, 19(6): 19-24.

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为了探讨土工格栅在长期荷载作用下的蠕变特性, 在不同荷载级别和环境温度的各种组合条件下, 针对不同规格的土工格栅进行了长期室内蠕变试验, 并根据对蠕变试验结果的综合对比分析, 探讨了土工格栅蠕变曲线、荷载-应变等时曲线的一般特征。试验与分析结果表明:荷载级别、环境温度、格栅强度与生产工艺是影响土工格栅长期蠕变特性的重要因素。结合粘弹性理论建立了反映土工格栅蠕变特性的三参数经验型本构模型, 提出了合理确定模型参数的试验方法, 并通过与试验结果对比, 分析了荷载级别和环境温度对蠕变模型参数的影响。所建议的格栅蠕变模型能有效地对土工格栅加筋结构长期工作性能进行分析与评价。

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矿渣粉作为填料的沥青混合料性能试验

姚爱玲, 徐德龙, 孙治军

中国公路学报. 2006, 19(6): 25-29.

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用磨细矿渣粉等量代替常用的石灰石粉作为沥青混合料的填料, 以AC-16Ⅰ沥青混合料规范级配中值为研究对象, 提出了3种试验方案。在这3种试验方案最佳油石比的基础上对沥青混合料的路用性能指标进行了试验分析;测试了石灰石粉与矿渣磨细粉的粒度分布;按照沥青材料试验方法对两种矿粉与沥青胶浆做了检验。结果表明:用矿渣粉全部或部分代替石灰石粉不仅可以将AC-16Ⅰ沥青混合料的最佳油石比分别减小0.9%、0.5%, 而且提高了动稳定度, 残留稳定度保持不变, 低温弯曲应变几乎不受影响。从微观上分析两种矿粉的结构差别, 进一步说明用矿渣粉代替石灰石粉不仅利用了工业废渣, 使生态环境得到保护, 而且在结构级配与性能上是更优选择。

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沥青混合料均匀性与性能变异性的关系

彭勇, 孙立军

中国公路学报. 2006, 19(6): 30-34.

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为了研究沥青混合料均匀性与性能间的相互关系, 基于数字图像处理技术, 通过沥青混合料均匀性指标, 利用回归方法对沥青混合料均匀性与空隙率、动稳定度及力学强度间的相互关系进行了定量研究。研究结果显示:沥青混合料均匀性与性能的变异性之间存在相关性;均匀性较差的沥青混合料, 其性能的变异程度较大;均匀性较好的沥青混合料, 其性能的变异程度稍小;表明控制沥青混合料组成结构的均匀性对控制性能变异性有重要意义。

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沥青强紫外线光老化性能分析

叶奋, 孙大权, 黄彭, 朱建平, 周正德

中国公路学报. 2006, 19(6): 35-38.

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利用自制的人工强紫外线光源环境箱对各种沥青进行了强紫外线光老化试验, 研究了强紫外线辐射对沥青性能的影响, 发现强紫外线光可以造成沥青非常严重的老化。根据光老化前后沥青性能的测试结果, 对比分析了炭黑、丁苯橡胶、防老化剂AW和BLE等不同添加剂及其不同掺量对提高沥青抗紫外线光老化性能的作用。试验结果表明, 丁苯橡胶能够非常有效地增强沥青抗强紫外线光老化的能力, 为中国西北部强紫外线地区有效防治沥青路面光老化提供了参考依据。

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高速公路中间带型式及安全性

杨少伟, 潘兵宏, 吴华金, 赵一飞, 赵永平

中国公路学报. 2006, 19(6): 39-44.

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通过交通事故调查、模拟仿真试验及路段安全侧向净距实测, 从安全角度, 对高速公路中间带型式进行分析, 提出适合中国高速公路的合理中间带结构型式。基于ADAMS软件建立了适合护栏碰撞仿真试验的三维汽车模型、三维波型梁护栏模型、路缘石模型, 进行了不同碰撞角度和速度的碰撞仿真试验。结果表明:中间带安全侧向净距与行车速度存在线性关系, 并且与主导车型密切相关;护栏外有路缘石的中间带行车速度应小于60 km·h^-1, 且高速公路中间带护栏外侧不宜设置凸起式路缘石。

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基于遗传算法的路基土石方数量估算方法

樊涛

中国公路学报. 2006, 19(6): 45-48.

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介绍了一种自动选择地面点的方法, 通过该方法选择的地面点之间的距离是变化的, 而连接这些所选地面点的模拟地面线也较好地吻合了实际地面线, 因此利用这些地面点估算所得到的路基土石方数量结果将会比较精确。将模拟地面线和实际地面线之间的误差平方和的最小化作为该方法的目标函数, 而将遗传算法作为寻找该方法目标函数最优解的工具。通过一个算例验证了该方法相对于传统方法的优越性。

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中央扣对大跨悬索桥动力特性的影响

王浩, 李爱群, 杨玉冬, 李建慧

中国公路学报. 2006, 19(6): 49-53.

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基于ANSYS软件建立了润扬长江公路大桥南汊悬索桥的三维有限元计算模型, 并采用子空间迭代法对其进行了自振特性分析, 研究了刚性中央扣的多精度模拟技术及其对大跨度悬索桥动力特性的影响。研究结果表明, 中央扣的不同精度模拟对该桥动力特性的影响很小;与跨中短吊索相比, 中央扣的设置使得结构刚度有所增加, 相应的各阶频率增大, 但各类振型受影响的程度不同, 其中以缆索振动为主的频率增加最为明显。研究结果为该桥的健康监测提供了必要的信息和研究基础。

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桥梁健康监测技术的适用性

张启伟, 周艳

中国公路学报. 2006, 19(6): 54-58.

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为了掌握桥梁在各种工作环境下的结构行为和状态, 并利用监测信息及早发现桥梁的异常或损伤, 在总结了多座斜拉桥病害特点的基础上, 以1座典型斜拉桥的有限元模型模拟了多种可能的损伤情形, 并通过计算得到各种损伤情况下的结构动、静力反应及其变化。通过对损伤引起的结构变化和现代监测技术的工作性能及环境对结构行为影响的比较, 调查典型桥梁健康监测方法的适用性。结果表明:以目前的监测手段获得的数据难以用来实现桥梁的损伤预警。

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大跨桥梁抖振时域分析的程序化方法

胡亮, 李黎, 彭元诚, 樊剑

中国公路学报. 2006, 19(6): 59-54.

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介绍了一套以通用有限元软件为平台进行抖振时域分析的程序化方法, 重点分析了作用在有限元模型加载节点上的随机抖振荷载的模拟方法。依照改进的Deodatis谱表示法给出了脉动风速场模拟程序的流程图。基于准定常假定, 推导了便于有限元软件加载的脉动风速和抖振力时程之间的简化转换公式。按照该程序化方法, 使用ANSYS软件对龙潭河特大桥进行了风致抖振时域分析, 验证了该方法的实用性和有效性。

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PBL剪力连接件承载力试验

胡建华, 叶梅新, 黄琼

中国公路学报. 2006, 19(6): 65-72.

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设计、制作了15组不同的PBL试件共44个, 完成了极限承载力试验, 研究分析了各种因素对PBL键极限承载力的影响, 并将试验结果与栓钉极限承载力作了比较, 也与各国专家提出的PBL键承载力计算公式所得结果作了比较。结果表明:PBL键承载力大、延性好;影响PBL键极限承载力的主要因素是钢板孔洞大小、贯通钢筋的大小和强度、混凝土强度和箍筋强弱;每个试件的孔洞个数和贯通钢筋个数以及试件尺寸等对PBL键单孔承载力也有影响;非紧套型试件的单孔极限承载力远大于与PBL键贯通钢筋同直径栓钉的单钉承载力, 而且也大于贯通钢筋与混凝土榫的抗剪极限承载力之和;紧套型PBL键试件单孔极限承载力与同直径栓钉的极限承载力接近。

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四渡河特大桥隧道式锚碇数值模拟

汪海滨, 高波, 朱栓来, 陈刚毅

中国公路学报. 2006, 19(6): 73-78.

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采用数值模拟方法研究了悬索桥隧道式锚碇系统的力学行为特征、围岩稳定状态、锚碇变位机理和拓扑效应。就锚碇体轴线倾角、长度、夹持角、接触界面粗糙度及结合程度对锚碇位移和岩体安息稳定性的影响作了深入探讨。研究发现:夹持角控制着锚碇变位和破坏机理, 夹持角过小时锚碇压密围岩土体, 较大时锚碇前端附近土体则产生剪切破坏;锚碇长度影响接触面围岩应力量值, 表现为非线性的自组织临界特征;锚碇体粗细对系统主要监控参数的贡献相对均匀。给出了锚碇拓扑参数的取值范围和针对性的设计措施, 为悬索桥隧道式锚碇的优化设计提供了理论基础。

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公路隧道内火灾烟气温度及层化高度分布特征试验

胡隆华, 霍然, 王浩波, 杨瑞新

中国公路学报. 2006, 19(6): 79-82.

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通过在云南昆明—石林高速公路阳宗隧道内的现场模拟火灾试验, 对不同纵向通风速率下公路隧道内火灾烟气温度及层化高度沿隧道的分布特征进行了研究。结果表明:拱顶下方烟气温度沿隧道呈幂指数分布;纵向通风速度对烟气层高度沿隧道的分布有重大影响, 纵向风速较小时, 烟气可以在隧道上部空间维持较好的层化结构, 不会影响火灾发生时人员的安全疏散, 而较大的纵向风速将导致烟气层高度沿隧道迅速降到地面, 对火灾发生时的人员疏散造成威胁。

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公路隧道扩(缩)径风道局部损失数值模拟

夏永旭, 石平

中国公路学报. 2006, 19(6): 83-86.

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应用有限元数值模拟方法, 研究了公路隧道通风中不同几何形状缩径与扩径风道的阻力特性。研究结果表明:突扩风道的出口端与入口端风流速度比的取值不宜小于0.3;突缩风道的入口端与出口端风流速度比的取值不宜小于0.35;渐扩风道的渐扩角宜小于30°, 当渐扩角不大于15°时, 渐扩风道长度L不宜超过10 m, 当渐扩角等于30°时, 渐扩风道长度不宜超过3 m;渐缩风道的渐缩角宜小于30°, 当渐缩角不大于15°时, 渐缩风道长度不宜超过16 m, 当渐缩角等于30°时, 渐缩风道长度不宜超过3 m。

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降级路网的认知及交通流平衡分析模型

黎茂盛, 王炜, 史峰

中国公路学报. 2006, 19(6): 87-91.

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为定量衡量因路段降级原因导致路网通行能力的丧失量, 分析出行者在降级路网中的路径选择行为将导致何种网络交通流平衡状态, 通过将降级路网划分为车流外界因素导致路段可通行能力降级和路段上车流量增加导致道路服务水平的下降两种类型, 辨别旅行时间长短与旅行时间波动对出行者路径选择行为的影响, 推导出同时考虑这两方面因素影响的可变路径旅行时间风险度量;在此基础上建立了降级路网中的交通流平衡分析模型, 该模型满足存在性和惟一性, 并能正确描述出行者对降级路网结构认知差异性情况下的网络交通流平衡状态。通过实例展示了不同旅行可靠性要求下, 出行者对路径旅行时间长短的权衡关系以及整个路网交通流平衡结果。

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环境承载力约束条件下城市最大乘用车保有量预测

杨忠振, 苗国强, 冯涛

中国公路学报. 2006, 19(6): 92-96.

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以城市环境承载力为约束条件预测城市内可容纳的最大乘用车保有量。预测模型是一个双层优化问题, 其中上层是环境承载力约束下的最大乘用车保有量模型, 以交通小区的乘用车保有量之和最大为目标函数, 以各路段的环境承载力为约束条件;下层是道路网上的用户平衡分配模型, 模拟乘用车出行者的路径选择行为, 预测交通需求在道路网上的分布及行驶特征。开发了一个基于灵敏度分析的算法用于实现上下层模型间的反馈及同时求解两个优化问题。利用实例验证了模型及算法的有效性。

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城市交通智能控制优化算法

臧利林, 贾磊

中国公路学报. 2006, 19(6): 97-101.

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在传统的交叉口信号模糊控制基础上, 提出了基于相序优化的模糊控制算法, 并用改进的遗传算法优化模糊控制规则。对相序的优化考虑了驾驶员的心理, 执行了专家的决策;对控制规则进行优化, 减少了因专家主观性而导致控制器的不完备性。以典型的十字交叉口和四相位交通信号控制为例, 选择不同时段的交通流数据进行仿真。结果表明:采用该控制算法设计的信号控制器能有效避免交通流不平衡引起的拥挤堵塞, 具有更好的实时性和控制效果。

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高速公路场景图像的二值化及交通标志定位检测方法

初秀民, 严新平, 毛喆, 章先阵

中国公路学报. 2006, 19(6): 102-106.

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采用CCD摄像机采集高速公路场景图像, 并通过图像颜色空间变换, 将图像的RGB量值转换为色度-饱和度-亮度(HSV)量值。采用基于阈值的方法对场景图像中颜色饱和度分量进行二值化分割处理;利用场景二值化图像形状特征(周长、形状参数、圆形性参数)去除非目标区域, 并通过搜索场景二值化图像方向投影值序列的突变点实现标志准确定位。采用HSV颜色模型中的亮度分量和最佳阈值法对场景图像中标志区域进行二值化处理。结果表明, 应用上述方法能取得良好的效果。

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基于支持向量机的高速公路意外事件检测模型

陈斌

中国公路学报. 2006, 19(6): 107-112.

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为建立快速高效的高速公路意外事件自动检测系统, 提高意外事件救援效率, 就高速公路意外事件检测中的关键技术进行了研究。在剖析现有模型特征的基础上, 引入支持向量机理论, 建立了基于支持向量机的高速公路意外事件检测模型。利用自主开发的EAD-Simulations系统所建立的数据库, 对模型进行了仿真试验, 分析了不同核函数对检测性能的影响, 研究了单侧输入与双侧输入、不同输入特征因素组合的性能指标。结果表明:与California 8^#算法相比, 该模型检测率提高了179%, 误检率降低至0.50%, 平均检测时间缩短了81%;同时得到了上游占有率与流率组合的最优输入特征。

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基于Elman神经网络的车用汽油机过渡工况空燃比辨识

侯志祥, 申群太, 吴义虎, 邓华, 袁翔

中国公路学报. 2006, 19(6): 113-117.

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以HL495Q型电喷汽油机为研究对象, 分析了汽油机空燃比的数学模型, 提出了一种基于Elman神经网络的过渡工况空燃比辨识方法。试验结果表明, Elman神经网络空燃比模型具有简单的网络结构, 能高精度地逼近车用汽油机空燃比的实际动态过程, 模型的平均相对误差小于1%, 优于前馈BP神经网络模型的辨识结果。建立的Elman神经网络空燃比模型能改善过渡工况空燃比控制精度, 提高排放性能。

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节约型搅拌技术研究

冯忠绪, 王卫中, 赵利军, 董武, 姚运仕

中国公路学报. 2006, 19(6): 118-122.

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针对中国搅拌技术落后, 资源浪费严重的现状, 进行了节约型搅拌技术的研究, 将机械工程、建筑材料与施工工艺有机结合起来, 提出了搅拌机参数优化、振动搅拌技术及双排叶片结构3种节约型搅拌技术。对常用双卧轴搅拌机结构、运动和动力学参数进行了优化, 得出了搅拌臂排列及其相位、叶片安装角、拌筒长宽比、搅拌线速度等参数的匹配关系;基于混凝土结构流变特性, 设计了深度激振器, 将振动活化与强制搅拌结合, 明显地提高了搅拌质量和效率;双排叶片结构较好地解决了搅拌低效区问题, 改善了机构与混凝土相互作用的搅拌性能。

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装载机新型工作装置无误差设计理论

杨国平, 林红, 范思远, 吴仁智

中国公路学报. 2006, 19(6): 123-126.

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提出了一种能使装载铲斗无误差平移的新型工作装置, 给出了这种新机构的设计计算方法。根据曲线轴对称原理, 推导出了能使装载机工作装置无误差平移的理论基础, 证明了只要适当地设计动臂油缸活塞杆直径, 就可以在油缸的基本参数上保证机构工作时两油缸同步运动, 使铲斗在作业过程中保持平移;使装载机工作装置结构大为简化, 为进一步改进现有装载机工作装置提供参考。

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2006年, 第19卷, 第6期　刊出日期：2006-11-15

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