中国公路学报

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俞建霖, 龚晓南, 江璞

中国公路学报. 2007, 20(4): 1-6.

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采用数值方法, 考虑复合地基、垫层和基础之间的共同作用, 对柔性基础下刚性桩复合地基桩侧摩阻力、桩身轴向应力、桩端刺入变形等工作性状进行了研究;讨论了基础弹性模量、基础高度、基础宽度、桩体弹性模量、置换率、土体弹性模量等因素对复合地基工作性状的影响;最后通过归一化分析提出了可反映基础相对刚度的量纲一的参数K, 并讨论了不同基础相对刚度下桩端上刺变形的变化趋势。结果表明:基础弹性模量并不是区分柔性基础与刚性基础的惟一指标, 采用“基础相对刚度”的概念比仅考虑基础自身刚度的概念更具有合理性。

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公路边坡稳定性分析的二维变分方法

柳厚祥, 廖雪, 李宁, 张起森, 方风华

中国公路学报. 2007, 20(4): 7-11.

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基于变分法的基本原理与边坡稳定性变分分析的基本方法, 推导和建立了边坡稳定二维变分分析的计算公式, 并编制了相应的计算程序;结合公路边坡工程稳定性分析的实践, 研究变分法在公路边坡稳定性分析中的应用, 并与极限平衡分析方法进行对比。研究结果表明:变分法与极限平衡分析方法的分析结果在安全系数数值上比较接近;潜在滑动面的形状为对数螺旋滑动面而非圆弧滑动面, 且采用对数螺旋滑动面进行变分分析更符合公路边坡工程的实际。

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土工格室柔性搭板处治的路桥过渡段差异沉降三维数值分析

俞永华, 谢永利, 杨晓华, 李新伟

中国公路学报. 2007, 20(4): 12-18.

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应用MARC软件, 建立路桥过渡段差异沉降的三维计算模型。基于该模型及不同的地基沉降模式, 分别对土工格室加筋体和柔性搭板消化地基沉降、协调和控制桥头差异沉降的作用机理及其对地基沉降的适应性进行了三维数值仿真分析。结果表明:土工格室复合体限制了周围土体的侧向变形, 减小了路堤本身的压缩变形;同时, 土工格室柔性搭板能有效地阻止上层土体向下沉降, 减小路基竖向应力, 使得桥台与路堤之间的沉降差在较广的范围内得到平缓过渡。

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多年冻土区路桥过渡段变形及地温场试验

田亚护, 刘建坤, 彭丽云

中国公路学报. 2007, 20(4): 19-24.

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根据多年冻土区路桥过渡段路基在竣工后3 a内的现场试验数据, 分析了路基不同位置的地温变化、路基基底沉降变形和路基不同位置沿横向及纵向的沉降变形规律。结果表明:采用粗颗粒土填筑的过渡段路基对多年冻土区土体有明显的冷却效果, 可防止多年冻土上限的下降;路基阳坡的沉降大于阴坡, 而沿路基纵向, 距离桥台越远路基沉降越大, 但路基沿横向和纵向的沉降均满足工程要求;这种粗颗粒土填筑的路桥过渡段可适用于多年冻土区。

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水泥混凝土路面多孔混凝土基层的接缝间距

郑木莲, 陈拴发, 王秉纲

中国公路学报. 2007, 20(4): 25-30.

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根据一维热传导假设, 求解水泥混凝土路面的温度场, 计算得出多孔混凝土基层顶面的翘曲应力;求解多孔混凝土基层的胀缩应力, 提出基层开裂临界温度差的预估方法以及基层开裂时接缝间距的计算方法;推荐了常见路面结构厚度范围多孔混凝土基层的接缝间距。结果表明:当基层施工完成时刻与1 a内最冷时刻基层中部的温度差大于临界温度差时, 需要设置横向缩缝, 缩缝间距应根据基层与面层、基层与底基层或路基间的摩阻力及多孔混凝土的容许拉应力确定。

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贫混凝土透水基层的排水能力

田波, 牛开民, 谭华, 梁军林

中国公路学报. 2007, 20(4): 31-35.

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为研究路面内部排水能力的计算方法、基层渗透系数取值方法以及路面内部退水时间, 采用较大尺寸的试验板进行了透水基层排水能力的模拟试验研究, 并通过研究变水头时不同坡度、不同孔隙率下的路面退水时间, 建立了退水时间、退水百分比、孔隙率和坡度之间的回归公式。研究结果表明:在恒水头条件下, 当基层底面水平时, 基层的排水能力为达西定律计算值的1/2;当基层底面坡度为s时, 基层的排水能力q可近似为q=kh₁s;试件的垂直渗透系数和基层渗透系数的概念及数值不同, 可以通过修正试件室内垂直渗透系数来获得路面基层渗透系数。建立的回归公式为最终确定路面内部的排水时间标准提供了依据。

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基于约束的线路设计方案重组算法

宋占峰, 蒲浩

中国公路学报. 2007, 20(4): 36-40.

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为了使设计者从道路线路设计的繁重计算统计工作中摆脱出来, 应用组合数学理论分析了可能的重组方案数目, 研究了局部方案间的逻辑关系和进行多方案重组的约束条件, 提出用图的数据结构表示各局部方案间的关联, 对指定的局部方案集合在图中按有向路径搜索原则确定局部方案的先后次序, 并且从局部方案中获取数据, 自动形成重组方案的算法。结果表明:该方案重组算法是正确的;应用该算法可以提高设计效率和水平。

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有黏结预应力CFRP筋混凝土梁试验及非线性分析

薛伟辰, 王晓辉

中国公路学报. 2007, 20(4): 41-47.

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通过6根梁试件的单调加载静力试验, 对有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的受力过程、破坏形态、抗弯承载力、位移延性以及变形特性等进行了较系统的研究, 并利用ANSYS软件对试验梁进行了非线性有限元分析。研究结果表明:有黏结预应力CFRP筋混凝土梁受力性能良好, 具有较大的位移延性和变形能力;按配筋率的不同, 梁试件的破坏模式分为受拉破坏和受压破坏2种;随着配筋率的增大和张拉控制应力的提高, 有黏结预应力CFRP筋混凝土梁的位移延性有所降低;和非预应力配筋为钢筋的梁试件相比, 非预应力配筋为玻璃纤维塑料(GFRP)筋的梁试件的位移延性和变形能力稍低;典型试件的有限元计算值和试验值吻合良好。

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钢箱梁斜拉桥索塔锚固区的受力性能

狄谨, 周绪红, 游金兰, 张茜

中国公路学报. 2007, 20(4): 48-52.

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以青岛海湾大桥红岛通航孔斜拉桥为背景, 介绍了耳板式索塔锚固区的构造特点;应用弹性力学解析方法求出了销铰的接触应力;采用有限元方法对索塔锚固区在最不利荷载组合作用下的受力性能进行了研究, 并考虑了几何非线性和材料非线性对钢锚箱进行了极限承载力分析。结果表明:最不利荷载组合作用下耳板锚孔处的最大Von Mises应力为203 MPa;索塔钢锚箱的极限承载力约为设计荷载的5.02倍, 具有足够的安全储备。

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新旧混凝土梁横向拼接的收缩徐变效应

温庆杰, 叶见曙

中国公路学报. 2007, 20(4): 53-57.

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为分析混凝土收缩徐变对新旧桥梁拼接的影响, 在不考虑梁自重的情况下, 采用弹性力学求解法分析了新旧梁横向拼接后新梁的收缩徐变效应, 推导了拼接后新梁上的纵向拉应力及拼接处的剪力计算公式。以钢筋混凝土简支T型梁桥的拼接为例, 比较了新梁在不同混凝土龄期时与旧梁拼接所产生的纵向拉应力和剪应力, 同时还对比了不同环境年平均相对湿度对新梁上纵向拉应力和剪应力的影响。计算结果表明:拼接时新梁混凝土龄期和不同环境年平均相对湿度对拼接结构的受力影响较大, 新旧梁拼接设计时须采取相应措施以减少混凝土收缩。

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基于风险决策和保险定价的桥梁颤振风险评估

周峥, 葛耀君, 文瑜

中国公路学报. 2007, 20(4): 58-64.

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为了评估因桥梁颤振带来的经济风险, 提出了一种全新的桥梁颤振风险评估方法。该方法基于一种已有的4变量桥梁颤振可靠度模型, 先采用Monte Carlo方法计算桥梁颤振的失效概率, 然后用货币的形式定量地刻画桥梁颤振的风险, 并引入效用理论进行风险决策。最后, 运用该方法对上海颗珠山斜拉桥进行了颤振风险分析。结果表明:该方法简单实用, 所得的结果可以作为桥梁投资和保险定价的依据。

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圆钢管混凝土轴压中长柱的承载力

丁发兴, 余志武, 蒋丽忠

中国公路学报. 2007, 20(4): 65-70.

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首先应用模型柱法, 对钢管混凝土轴压中长柱荷载-变形关系进行全过程分析, 得到了钢管混凝土轴压中长柱承载力的数值解法;其次, 根据切线模量法推导了钢管混凝土轴压中长柱稳定承载力计算公式;再次, 基于模型柱法, 探讨了构件长细比、混凝土强度等级、含钢率和钢材屈服强度对钢管混凝土轴压中长柱承载力稳定系数的影响, 并在修正切线模量法推导的计算公式的基础上, 建立了钢管混凝土轴压中长柱承载力实用计算公式;最后将该公式计算结果与各国216根钢管混凝土轴压中长柱承载力有效试验结果进行了对比。结果表明:该承载力计算公式所得结果与试验结果吻合较好, 且偏于安全。

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薄壁箱梁内力影响面的实用计算方法

刘世忠, 吴辉

中国公路学报. 2007, 20(4): 71-75.

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根据功的互等定理, 利用四节点壳体单元刚度矩阵的物理特性以及结构内力(应力)影响面的概念, 推导出薄壁箱梁结构指定截面内力(应力)影响面的实用计算方法, 并通过算例验证了该方法的可行性。结果表明:该方法能极大地节约计算工作量, 在实际箱梁结构设计计算中, 特别是大型复杂宽体箱梁结构的三维设计计算中具有广泛的工程应用前景;且该方法实现了板壳结构内力影响面计算的可视化, 解决了利用通用有限元软件不能进行结构内力影响面计算与图形输出的难题。

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弯曲荷载作用下水位变动区域混凝土中氯离子扩散规律试验

赵尚传, 贡金鑫, 水金锋

中国公路学报. 2007, 20(4): 76-82.

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为了明确氯离子在水位变动区域混凝土中的扩散特性, 研究了干湿交替条件和弯曲荷载共同作用下氯离子在混凝土中的扩散规律。试验过程中考虑3个试验因素:混凝土强度等级、弯曲荷载水平、应力性质。试验结果表明:随着混凝土强度等级的提高, 氯离子扩散性能降低;随着荷载水平的提高, 受拉区混凝土抗氯离子侵蚀的能力降低, 受压区混凝土抗氯离子侵蚀的能力有所提高;受拉区混凝土抗氯离子侵蚀能力明显低于受压区;无论承受受压荷载还是受拉荷载, 随着时间的延长, 氯离子在混凝土中的扩散系数均逐渐降低。

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高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固的T型梁桥试验

黄华, 刘伯权, 邢国华, 刘彦顺, 李铁强

中国公路学报. 2007, 20(4): 83-90.

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以采用高强不锈钢绞线网-渗透性聚合砂浆加固技术加固的某大桥为工程背景, 采用大比例模型试验, 分析加固T型梁抗弯承载力的影响因素及其破坏特征。在试验研究的基础上, 给出采用此法进行抗弯加固的T型梁承载力、刚度以及最大裂缝宽度的计算公式。同时对试验桥梁在加固前后进行了静力荷载试验。结果表明:该加固措施有效提高了梁的抗弯承载力和刚度, 显著减小了桥梁裂缝宽度, 并延迟了裂缝的出现;该加固技术可在不影响桥梁通行的情况下进行, 具有良好的经济与社会效益。

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拱索体系加固的刚架拱桥荷载横向分布

项贻强, 杨万里, 潘仁泉, 范永根, 陈向阳

中国公路学报. 2007, 20(4): 91-95.

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针对传统的钢筋混凝土刚架拱桥采用拱索体系加固的要点和措施, 提出了计算拱索体系荷载横向分布的弹性支承连续梁法。该方法假定荷载作用在由各拱片或索组成的空间桥梁结构中, 通过计算荷载作用在截面处各拱片或索的刚度, 根据桥梁的横向联结刚度, 建立一弹性支承连续横梁来计算荷载在各拱片的横向分配, 从而把空间问题转化为平面问题来处理。空间有限元分析结果和实桥试验结果对比表明:用拱索体系加固刚架拱桥, 能有效地提高该桥的极限承载能力;该方法是一种简单、实用、偏于安全的设计计算方法。

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沥青高温摊铺时钢筋混凝土箱梁的温度分布试验

刘其伟, 朱俊, 唐蓓华, 蔡永胜

中国公路学报. 2007, 20(4): 96-100.

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对沥青高温摊铺给钢筋混凝土箱梁造成的影响及其引起的截面温差分布规律进行了研究。在建设中的钢筋混凝土连续梁桥箱梁腹板内预先埋设了温度传感器, 在沥青摊铺施工作业时对测点温度进行了实时跟踪观测, 采集了大量的温度数据, 分析了沥青摊铺引起的箱梁内测点温度分布状况, 并对测试断面的温差分布规律进行了总结, 拟合了测试桥梁的沥青摊铺温差分布曲线。结果表明:沥青高温摊铺的影响深度在50 cm以内, 且温度梯度值较大, 对结构会造成不利影响。

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水中悬浮隧道研究进展

董满生, 葛斐, 惠磊, 洪友士

中国公路学报. 2007, 20(4): 101-108.

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介绍了各国关于水中悬浮隧道的研究进展, 主要包括:波浪和水流作用下水中悬浮隧道与流体相互作用的理论分析模型, 波浪环境下水中悬浮隧道的锚固系统的涡激振动数值分析, 地震激励下水中悬浮隧道的动力响应分析, 水中悬浮隧道的结构问题, 针对实际工程背景的波浪环境载荷下的模型试验及水流环境中水中悬浮隧道阻力系数、惯性力系数的试验研究。最后讨论了水中悬浮隧道尚需要进一步研究的问题:荷载的确定, 结构分析和设计方法, 针对性的模型试验, 安全性研究等。

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基于近似熵和统计复杂度的交通流复杂性测度

刘峰涛, 贺国光

中国公路学报. 2007, 20(4): 108-112.

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为了定量描述交通流系统的复杂性, 引入非线性动力学的近似熵和统计复杂度特征量, 计算混沌区域Henon和Logistic序列、周期序列、白噪声序列的近似熵和统计复杂度, 并通过计算5个实测交通流时间序列数据对其近似熵和统计复杂度进行了计算分析。结果表明:这2种特征量能够有效测度系统的随机性和非线性, 可以解决复杂性刻画的“短序列、可比较”难题, 适于实测交通流的复杂性测度;交通流系统随机性较强, 带有非线性结构, 可能产生混沌, 应该综合使用多种复杂性测度方法。

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基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测

姚智胜, 邵春福

中国公路学报. 2007, 20(4): 113-117.

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以多点的道路交通状态为研究对象, 把道路交通状态单点预测向多点同时预测扩展, 提出了基于状态空间模型的道路交通状态多点时间序列预测方法。首先, 利用道路交通状态的多点时间序列数据建立多维自回归模型, 转化状态空间模型形式, 接着利用EM算法估计状态空间模型参数, 从而得到多点道路交通状态的状态空间模型;其次, 根据时间序列数据估计系统状态, 利用卡尔曼滤波算法进行一步预测, 补充新的数据并更新系统状态递推预测;最后, 利用某城市快速路上相邻6个交通检测器采集的多点时间序列数据验证模型的有效性, 并与卡尔曼滤波单点预测方法相对比。结果表明:该模型是可行和有效的。

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基于ARIMA与人工神经网络组合模型的交通流预测

谭满春, 冯荦斌, 徐建闽

中国公路学报. 2007, 20(4): 118-121.

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将自回归求和滑动平均(ARIMA)与人工神经网络组合模型用于短时交通流预测。利用ARIMA模型良好的线性拟合能力和人工神经网络强大的非线性关系映射能力, 把交通流时间序列看成由线性自相关结构和非线性结构两部分组成, 采用ARIMA模型对交通流序列的线性部分进行预测, 用人工神经网络模型对其非线性残差部分进行预测。结果表明:组合模型的预测准确性高于各自单独使用时的准确性;组合方法发挥了2种模型各自的优势, 是短期交通流预测的有效方法。

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基于信息分配的道路黑点鉴别方法

廖志高, 柳本民, 郭忠印

中国公路学报. 2007, 20(4): 122-126.

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为解决传统的道路黑点鉴别方法中存在的小样本问题及事故样本的信息损失问题, 深入分析了事故数据的小样本特性及事故样本反映路段行车风险的多维性;并引入信息分配技术对交通事故数据进行处理, 通过计算和比较事故样本分配给各路段单元的事故信息量(而不是事故频次)进行道路黑点鉴别。结果表明:信息分配技术能充分挖掘小样本事故数据提供的道路黑点鉴别信息, 事故信息量比事故频次更能反映各路段单元行车风险的大小。

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2007年, 第20卷, 第4期　刊出日期：2007-07-15

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