中国公路学报

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易伟建, 周云, 张望喜

中国公路学报. 2007, 20(2): 1-6.

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用脉冲锤击法进行了弹性地基上自由板的自由振动模态试验, 并用Me'scope软件分析传递函数, 得到了7阶位移模态和应变模态。在此基础上, 对试验结果进行了初步的分析并总结了弹性地基板振动测试的场地经验。对用优质LR12-2元建立的厚板ADS1元进行了Vlasov地基上矩形板的有限元分析, 同时对Vlasov地基上板的振型进行了分析, 利用刚体模态进行了Winkler地基参数识别, 并利用2阶频率, 根据模态振型匹配的原则进行双参数地基参数的识别。结果表明:该有限元分析程序具有较强的通用性, 地基板的振型呈模态密集区的形式。

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桩承式加筋路堤关键问题研究

陈仁朋, 徐正中, 陈云敏

中国公路学报. 2007, 20(2): 7-12.

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利用弹塑性有限元方法研究了桩承式加筋路堤应用中的几个关键问题, 包括桩承式路堤的沉降组成和分布规律、适用条件、荷载分担比的影响因素等。具体研究了未打穿软土层情况下不同路堤高度时的路堤沉降规律, 在打穿和未打穿2种情况下荷载分担比随桩托板尺寸、桩间距、路堤高度等因素的变化规律及土工格栅的作用。结果表明:路堤沉降主要取决于桩端以下软土层的压缩;荷载分担比随桩托板尺寸和路堤高度的增加而增大, 随桩间距的增加而减小;土工格栅对荷载分担比和路堤沉降影响都不大。

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新老路基拼接中差异沉降的数值模拟

唐朝生, 刘义怀, 施斌, 蔡奕, 朱友群

中国公路学报. 2007, 20(2): 13-17.

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以扩建中的沪宁高速公路为实例, 运用FLAC^3D程序对高速公路新老路基拼接中所产生的差异沉降问题进行了数值模拟分析, 对拼接路基在荷载作用下的应力与变形特征以及差异沉降的发生过程进行了研究, 讨论了路基的变形发展及应力的集中与分布情况。结果表明:新老路基的拼接部位是整个拓宽公路最薄弱的环节, 水平应力和竖向应力都在拼接部位发生应力集中, 最大沉降发生在新拓宽路基形心位置下方, 采用台阶式拼接是一种控制新老路基差异沉降的有效方法。

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基于工程应用的膨胀土本构模型

韦秉旭, 周玉峰, 刘义高, 郑健龙

中国公路学报. 2007, 20(2): 18-22.

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采用侧限有荷膨胀试验, 研究了膨胀土有荷膨胀率和上部荷载、终了含水量以及过程含水量之间的关系, 据此推导出了可以用来计算膨胀土路堤随含水量以及上部荷载变化而变形的本构模型。研究结果表明:在初始含水量一定的条件下, 有荷膨胀率与上部荷载半对数呈线性关系, 终了含水量与上部荷载半对数呈线性关系, 有荷膨胀率与过程含水量呈线性关系;该模型是利用室内常规试验可以得到的, 能反映研究地区岩土体主要性状的应用型本构模型。

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传力杆与混凝土界面的接触应力

蒋应军, 戴经梁

中国公路学报. 2007, 20(2): 29-34.

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为了分析水泥混凝土路面传力杆失效机理, 运用有限元分析软件ANSYS, 建立了接缝处设传力杆的水泥混凝土路面三维有限元模型, 并对交通荷载和温度变化引起的传力杆与混凝土界面的接触应力进行了分析。结果表明:轮载或者温度变化作用下传力杆与混凝土界面存在明显应力集中现象, 在传力杆顶部和底部存在压应力集中现象, 在传力杆两端存在拉应力集中现象, 致使界面处容易产生初始裂缝并被挤碎, 传力杆松动量增大, 传递荷载能力降低, 甚至导致水泥混凝土路面接缝损坏。

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阻燃SBS改性沥青的制备及性能

余剑英, 罗小锋, 吴少鹏, 曾旋, 丛培良

中国公路学报. 2007, 20(2): 35-39.

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研究了SBS对沥青的燃烧性能及复合阻燃剂对SBS改性沥青的阻燃性能与物理性能的影响, 并通过动态剪切流变仪和DSC-TG试验对阻燃SBS改性沥青的流变性能和阻燃机理进行了分析。试验结果表明:SBS的加入使基质沥青的氧指数降低;复合阻燃剂可显著提高SBS改性沥青的阻燃性能, 并可提高改性沥青的车辙因子和热储存稳定性;当添加的阻燃剂与基质沥青的质量比为10%时, 改性沥青可成为自熄性材料, 并具有较好的物理性能;复合阻燃剂的加入可提高改性沥青的热分解温度和开始燃烧温度。

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改性沥青混合料的拌和与压实温度

李宁利, 李铁虎, 陈华鑫, 张争奇

中国公路学报. 2007, 20(2): 40-44.

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根据改性沥青混合料取得最佳压实效果的温度、黏度与剪切速率的关系, 通过试验研究, 得到较佳的改性沥青测黏剪切速率为60 s^-1;在该剪切速率下, 测试不同温度下改性沥青的黏度, 得到改性沥青的黏度-温度曲线;再按拌和黏度(0.17±0.02)Pa·s和压实黏度(0.28±0.03)Pa·s确定改性沥青的拌和与压实温度。结果表明:由该方法确定的改性沥青混合料的拌和与压实温度是合理的。

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基于遥感与GIS的甘肃省公路工程困难指数计算

马明国, 管频, 李志强, 张小荣

中国公路学报. 2007, 20(2): 45-50.

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为了研究甘肃省公路三级自然区划, 选取了平均海拔、平均坡度、切割密度、切割深度、硬岩覆盖度和植被覆盖度6个因子来量化公路工程困难指数指标。基于数字高程数据、岩土和植被专题图以及SPOT/VEGETATION NDVI遥感数据, 调用ArcView软件的三维分析、空间分析、水文分析等功能计算以上各因子的值, 并采用专家打分法来确定因子的权重。计算结果表明:甘肃省公路工程困难指数存在明显的空间异质性, 困难指数最高的区域主要分布在山区, 较高的区域主要分布在重丘区, 中等和较小的区域分布在平微区和平原区。

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气动力矩阵和气动导数对桥梁颤振稳定性的影响

陈政清, 韩艳

中国公路学报. 2007, 20(2): 51-56.

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采用集中气动力矩阵和一致气动力矩阵2种不同形式的气动力矩阵, 并利用4种不同截面的气动导数研究了气动力矩阵对颤振临界状态的影响;采用理想平板的气动导数研究了各气动导数对颤振临界状态的影响。结果表明:采用集中气动力矩阵可降低颤振临界风速, 使结果偏于保守;各气动导数对量纲一的风速和颤振临界风速均有一定影响, 而对颤振频率影响较小, 从而进一步证实了采用流线型断面形式的桥梁, 其颤振形态是弯扭耦合的经典颤振。

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超大跨度斜拉桥几何非线性精细化分析

梁鹏, 肖汝诚, 孙斌

中国公路学报. 2007, 20(2): 57-62.

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基于几何非线性分析的CR列式全量法, 采用悬链线索单元模拟斜拉索, 分析主跨为1 088 m的苏通大桥施工过程几何非线性影响。研究结果表明:该方法具有很高的精度和效率;经典的几何非线性分析方法引起的恒载应力相对误差在10%以内, 主梁成桥标高相差超过0.5 m;对于张拉工况, 经典方法增加荷载步数并不能提高其计算精度。建议超大跨度斜拉桥施工控制时采用精细化的分析方法。

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超大跨度斜拉桥的横向约束体系

叶爱君, 范立础

中国公路学报. 2007, 20(2): 63-67.

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为了确定超大跨度斜拉桥的合理横向抗震约束体系, 以苏通长江公路大桥为研究对象, 采用非线性时程分析方法, 分析了3种边墩、梁横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系和减隔震体系(流体黏滞阻尼器连接体系)对超大跨度斜拉桥地震反应的影响, 重点研究了阻尼器的合理设置方式及阻尼器参数。结果表明:对于超大跨度斜拉桥, 横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在边墩、梁之间设置横向流体黏滞阻尼器可以显著减小边墩的横向内力以及梁端的横向位移, 流体黏滞阻尼器应分散设置在各边墩上。

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碳化混凝土桥梁再碱化过程的控制理论模型

屈文俊, 朱鹏, 张翔

中国公路学报. 2007, 20(2): 68-71.

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在分析再碱化机理的基础上, 应用电化学原理和电渗原理, 对在直流电的作用下, 在阴极钢筋处发生电化学反应产生氢氧根离子和碳酸钠电解质向钢筋周围的混凝土渗透, 从而恢复钢筋周围混凝土的高pH值的这2个过程进行推证, 在假定两者相对独立的情况下进行叠加, 建立了碳化混凝土再碱化过程控制理论模型。结果表明:只要通过试验确定电离常数k和电位ζ, 便可运用该模型实现对混凝土再碱化过程的控制, 为该技术的推广应用奠定了理论基础。

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薄壁箱梁截面抗扭参数的简化计算方法

徐秀丽, 王曙光, 刘伟庆, 李升玉

中国公路学报. 2007, 20(2): 72-76.

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通过对薄壁箱形截面杆件扭转特性的分析, 提出利用空间有限元分析软件的分析功能来计算薄壁箱梁截面几何特性参数的新途径。建立空间悬臂梁模型, 其截面为所要计算的薄壁箱形截面, 在梁悬臂端施加集中扭矩, 根据分析求得梁悬臂端相邻截面的扭转角和截面变形, 即可推算出该薄壁箱形截面的抗扭参数。为提高计算精度, 可按精确截面形式输入。结果表明:该方法的实施过程简单, 计算结果精度高, 用户借助于自己熟悉的任何空间有限元分析软件均能实现这一功能。

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波纹钢腹板组合箱梁的抗剪受力性能

周绪红, 孔祥福, 侯健, 程德林, 狄谨

中国公路学报. 2007, 20(2): 77-82.

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以某跨径为40 m的波纹钢腹板预应力组合梁桥为原型, 根据相似理论设计制作了缩尺模型试验梁。通过测试模型梁在静力荷载作用下的挠度和应变, 研究了该桥型的抗剪受力性能。采用有限元方法研究了波纹钢腹板的整体尺寸、波纹板厚度、波折角度、波纹板高度和平板宽度等对波纹钢腹板构件非线性剪切屈曲性能的影响。另外, 对Hamilton所做的波纹钢腹板剪切屈曲试验结果进行了回归分析, 给出了波纹钢腹板局部屈曲强度的半经验半理论计算公式。结果表明:混凝土顶板和底板承担了大部分弯矩, 波纹钢腹板主要承担剪力, 且剪力沿波纹板高度方向均匀分布。

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圆钢管混凝土轴心受压构件徐变分析的比较

韩冰, 王元丰

中国公路学报. 2007, 20(2): 83-86.

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在对钢管混凝土构件徐变研究进行回顾的基础上, 应用考虑多轴受压状态下的混凝土徐变理论建立圆钢管混凝土轴心受压构件徐变模型, 分别采用继效流动理论和龄期调整有效模量法对构件的徐变进行分析, 通过迭代计算得到基于2种理论方法的圆钢管混凝土轴心受压构件的徐变, 并与试验所得的回归公式计算结果进行比较。通过对比, 指出了2种理论的差异性。结果表明:在钢管混凝土轴心受压构件的徐变计算中, 继效流动理论具有较高的精度。

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隧道掘进爆破引起地表震动的数值模拟与现场监测分析

曹孝君, 张继春, 吕和林

中国公路学报. 2007, 20(2): 87-91.

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在建立隧道掘进爆破的震动模型的基础上, 采用有限元方法对人和场隧道掘进爆破引起的地表震动进行数值模拟, 并将数值计算结果与现场监测结果进行比较分析。结果表明:采用数值计算方法获得的震动速度时程曲线形式比现场震动速度监测波形简单得多, 两者明显不同;但通过数值计算所获得的地表震动速度峰值的变化规律及特征与现场监测结果基本一致, 而且地表震动速度峰值计算结果与实测结果之间吻合较好, 可见采用数值模拟方法来分析地表震动速度在工程应用上是可行的。

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水平隧道火灾通风纵向控制风速的合理确定

徐琳, 张旭

中国公路学报. 2007, 20(2): 92-96.

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针对2种等宽度、不等高度的水平隧道模型, 借助CFD技术分析了环境温度、火灾热释放强度、断面形状对临界风速的影响。选择断面水力高度为特征尺寸, 获得2种隧道模型对应的量纲一的临界风速随热释放强度的变化关系, 且其与缩尺模型试验及全尺度试验结果相比均具有较好的一致性;并基于CFD模拟结果, 分析了Kennedy公式的不足。结果表明, 大型隧道火灾通风纵向控制风速的确定过程中应避免使用Kennedy公式计算临界风速。

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基于路网子图空间的交通流平衡分析方法

黎茂盛, 王炜

中国公路学报. 2007, 20(2): 97-101.

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通过定义路网子图空间, 提出了基于路网子图空间的Wardrop平衡原理, 建立了相应的交通流平衡分析模型, 并通过实例阐释了偏态均衡路网交通流的形成机理与演化过程。研究表明:该模型能够很好地解释包括新路开通期的路网交通流、换乘子图空间路网交通流、收费道路偏好子图空间路网交通流等多种情形下由于网络结构被差异性地认知所形成的偏态均衡路网交通流现象, 为多标准下交通流的平衡分析建立了新途径;该分析方法有助于道路网络结构设计与道路网络管理方案的优化。

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大型活动散场交通流的时空消散规律

崔洪军, 陆建, 魏连雨, 马琳

中国公路学报. 2007, 20(2): 102-107.

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研究了大型活动散场时观众离开活动场所的客流规律, 并在此基础上根据观众步行速度概率分布, 确定了观众到达停车场的流量分布规律;结合停车场的空间分布和活动场所周边道路交通条件, 得出活动场所周边道路各路段散场时段的交通流随时间变化的规律, 从而建立了大型活动交通流时空消散模型;另外, 结合某大型活动散场时段交通流调查结果, 对该模型进行了应用示例和精度检验。结果表明:该模型预测结果的误差非常小, 可为大型活动的交通组织管理方案的制定提供依据。

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改进粒子滤波算法在组合导航中的应用

赵梅, 张三同, 朱刚

中国公路学报. 2007, 20(2): 108-112.

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为了提高组合导航定位系统的定位精度和可靠性, 分别对扩展卡尔曼滤波(EKF)、粒子滤波(PF)和U卡尔曼滤波(UKF)3种算法进行了分析。通过分析3种算法各自的特点, 将PF算法和UKF算法的优点相结合, 提出了一种新的粒子滤波算法——U粒子滤波(UPF)算法, 并将其应用于GPS/DR组合导航系统中。通过对UPF算法与PF算法在GPS/DR组合导航系统中的仿真研究比较, 进一步证实了UPF算法的可行性及计算的精确性。

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高速公路提供与生产的经济学分析

杨琦, 郗恩崇

中国公路学报. 2007, 20(2): 113-119.

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为了给高速公路公共政策的制定提供依据, 运用现代经济学理论和财政学原理, 对高速公路发展中政府与市场的合理分工与合作进行了探索。在介绍经济发展中政府与市场定位的基础上, 分析了高速公路发展中政府与市场的定位, 进而详细分析了高速公路提供方式及生产方式的选择。研究表明:在中国, 高速公路应主要由政府提供;政府可以直接生产高速公路, 也可以委托给私人生产, 通过征税和安排预算为私人生产提供资金;私人生产方式在高速公路发展中将会越来越普遍。

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基于耗散结构理论的公路快速货运系统演化机理

何杰, 杨文东, 李旭宏, 杭文, 毛海军

中国公路学报. 2007, 20(2): 120-126.

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针对公路快速货运系统复杂的人因社会经济系统特性, 利用耗散结构理论探讨了公路快速货运系统的开放性、非平衡性、涨落和非线性特征;分析了在公路快速货运系统这样一个非平衡的开放系统中, 系统组成要素在非线性作用下产生的“巨涨落”是产生稳定、有序结构的内在机制。应用非线性方程, 依据系统耗散机理, 以公路快运货物量为系统支配变量, 外部经济条件为系统控制参数, 基础设施条件为系统影响参数, 建立单区域和整个区域条件下的公路快速货运系统演化模型, 并分析其演化机理与演化条件, 揭示了单区域和整个区域公路快速货运系统的演化特点, 为按照客观规律制定保障系统快速发展的相应政策或措施提供参考。

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2007年, 第20卷, 第2期　刊出日期：2007-03-15

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