中国公路学报

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李亮, 迟世春, 郑榕明, 林皋, 褚雪松

中国公路学报. 2007, 20(6): 1-6.

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在非圆临界滑动面的搜索中, 先进行圆弧滑动面的搜索, 将得到的临界圆弧滑动面作为非圆临界滑动面搜索的初始滑动面, 采用改进粒子群优化算法——快速粒子群算法寻优;然后根据搜索到的较优值缩减搜索域的范围, 再利用改进和声搜索算法寻优, 将得到的结果作为问题的最优解。最后采用Spencer法计算滑动面的安全系数, 并利用2个复杂土坡作为算例来检验混合方法的有效性。比较结果表明:该方法适用于多变量优化问题的求解。

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砂土路基湿化变形和稳定性的可靠度分析

王强, 刘仰韶, 傅旭东, 任伟新

中国公路学报. 2007, 20(6): 7-12.

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针对某高速公路砂土路基浸水湿化的情况, 在现场钻取土样进行试验得到土性非线性参数统计结果的基础上, 将参数变异性较大的土性参数K、K_b模拟为宽平稳高斯随机场;应用二维随机场局部平均理论和Duncan-Chang模型, 建立二阶非线性摄动随机有限元分析模型, 对该高速公路砂土路基的湿化变形和稳定性进行可靠度分析。结果表明:砂土湿化后将发生附加沉降变形, 土性参数的变异引起路基沉降的变异性较小;虽然砂土湿化后其土性参数将降低, 但路基稳定性的可靠度指标仍然较大, 发生破坏的可能性较小。

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实测沥青路面温度场分布规律的回归分析

康海贵, 郑元勋, 蔡迎春, 刘艳

中国公路学报. 2007, 20(6): 13-18.

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以实际运营中的沥青混凝土道路结构为试验对象, 提出了一套完整的道路结构温度场实测方案。根据大量的实测沥青路面温度数据研究了沥青路面温度场的分布规律, 并利用回归分析对沥青路面温度场与气温之间的相关关系进行了探讨。考虑到升温阶段和降温阶段气温对沥青路面温度场影响的差异, 分别研究了基于升温阶段和降温阶段沥青路面温度与气温的相关关系, 并给出了不同温变阶段下任意深度处沥青温度的预估模型。对实测数据与预估数据的比较表明:该模型具有较好的精确性与实用性。

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级配碎石性能的振动与击实成型对比试验

王龙, 解晓光, 李长江

中国公路学报. 2007, 20(6): 19-24.

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为建立振动成型和击实成型的转换关系, 进行了3类典型级配碎石在振动和击实成型下的对比试验。结果表明:2种成型方法的物理指标和力学指标具有线性关系;振动成型的物理和力学指标优于击实成型;击实对级配碎石具有严重的破碎作用, 且破碎作用存在临界空隙率;振动成型颗粒的定向作用使不同类型的级配碎石形成了良好的结构, 物理和力学指标充分反映了材料结构类型的差异;而击实成型正好相反, 由于材料和方法的不协调, 使材料之间力学性能平均化。

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基于MTS压缩试验的热态沥青混合料黏弹塑性模型

陈骁, 应荣华, 郑健龙, 李庆瑞

中国公路学报. 2007, 20(6): 25-30.

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利用MTS810材料试验系统, 对松散热态SBS改性沥青混合料进行压缩试验, 结合现场路面压路机的作用时间, 建立了一种热态沥青混合料黏弹塑性本构模型;根据MTS压缩试验的循环试验结果, 确定了不同荷载循环过程下沥青混合料的黏弹塑性参数, 分析了热态沥青混合料的变形特性。结果表明:MTS压缩试验正确地反映了热态沥青混合料的应力响应特征, 为深入研究沥青混合料的热流变性能提供了新的途径。

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公路实时三维可视化系统构架

符锌砂

中国公路学报. 2007, 20(6): 31-35.

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基于公路CAD研究成果以及计算机图形学领域的最新发展, 提出高性能、高扩展性的公路实时三维可视化系统构架, 讨论了地形原始数据的预处理、地表三维建模、道路三维建模、道路模型与地形模型的实时整合、景观及附属设施三维建模、高效的场景管理、地形层次细节模型等功能设计与软件实现技术, 并采用设计模式设计了类之间的组织模型, 利用C++和DirectX 9.0c开发了公路实时三维可视化原型系统。最后依托实际工程项目对原型系统进行了测试和验证, 实现了实时三维可视化手段对公路设计过程的支持以及对设计成果进行实时评价的目的。

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路线及路面条件设计阶段的安全性评价仿真系统

徐进, 彭其渊, 邵毅明

中国公路学报. 2007, 20(6): 36-42.

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以公路横断面数据为型值点, 应用multi-quadric插值函数先后拟合出路面单元节点的平面坐标以及高程, 并用大量的小三角形单元来逼近连续的路表曲面, 从而获得适于行驶动力学仿真的三维路面模型。在ADAMS软件环境下, 建立了轻型客车和轿车的整车模型以用于仿真时的动力学解算。研究了轮胎-路面的耦合方法及跟踪路中线的闭环路径控制策略、维持车速的速度控制策略。最后在ADAMS环境下形成了路线-驾驶员-车辆仿真识别系统, 通过道路上的运行仿真, 获得沿路线上的车辆行驶动力学响应, 进而对公路几何线形和路面条件的安全性做出判断以及评价, 并以某段二级公路为实例进行了仿真分析。结果表明:该仿真系统对于道路建成后事故多发路段的安全改善具有重要意义。

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桥梁气弹响应分析的时域气动模型

祝志文, 陈政清, 顾明

中国公路学报. 2007, 20(6): 43-48.

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为了解决传统桥梁气弹响应分析方法因非定常不可压流CFD计算量巨大而导致的效率低下问题, 提出一种桥梁气弹响应分析的新方法。该方法采用频域特性可调的广谱指数脉冲时间序列强迫桥梁断面运动, 并通过CFD计算得到作用在桥梁断面上的气动力, 然后由桥梁断面的运动位移和气动力时程, 通过系统识别建立起桥梁绕流系统的时域离散时间气动模型。最后以具有扭转自由度的薄平板在初始位移激励下的运动为例, 进行了振动响应计算和气弹全过程分析。研究结果表明:该方法能显著提高桥梁气弹响应分析的计算效率。

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预应力AFRP加固混凝土梁的疲劳与静载特性

邓宗才, 张鹏飞, 李建辉, 何唯平

中国公路学报. 2007, 20(6): 49-55.

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对带永久锚具的预应力芳纶纤维(AFRP)加固混凝土梁的疲劳、静载性能进行了试验研究, 提出了预应力AFRP加固梁疲劳寿命的计算公式。5根梁的静载试验结果表明:预应力水平为55%～65%时, 预应力AFRP加固梁的开裂、屈服比非预应力加固梁分别提高147%～165%和28%～50%, 表明预应力加固能显著改善混凝土梁的抗弯性能。5根梁的疲劳试验结果表明:预应力加固能够显著提高梁的疲劳寿命, 预应力与非预应力加固梁的疲劳寿命取决于纵筋应力幅值;预应力加固降低了梁中纵筋应力幅, 疲劳寿命随着预应力水平的增大而提高。

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钢管混凝土拱桥的挠度限值研究

陈宝春, 韦建刚, 王加迫

中国公路学报. 2007, 20(6): 56-60.

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为了分析挠度限值是否能控制钢管混凝土拱桥结构的振动, 在对桥梁活载挠度限值研究进行回顾的基础上, 以3座不同结构形式的钢管混凝土拱桥为典型算例, 分别采用挠度限值和动力参数限值对钢管混凝土拱桥的行车舒适性进行了分析。分析结果表明:挠度限值并不能有效地反映在活载作用下的实际振动和振感;建议在钢管混凝土拱桥的设计中, 采用振动参数控制法取代活载挠度限值法来评价和控制钢管混凝土拱桥的行车舒适性。

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脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥受力性能的影响

涂光亚, 颜东煌, 邵旭东

中国公路学报. 2007, 20(6): 61-66.

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采用平面应变理论推导了轴向压力、温度荷载、收缩应变作用下钢管和核心混凝土界面拉应力的计算公式;提出了钢管混凝土拱桥完全脱黏的计算模型, 分析了脱黏对桁架式钢管混凝土拱桥内力、刚度和面内极限承载力的影响;提出了采用内法兰构造在有限点限制钢管与核心混凝土相对滑移的脱黏对策, 并以茅草街大桥实测数据对内法兰构造的有效性进行了验证。结果表明:脱黏使桁架式钢管混凝土拱桥钢管内力增大, 结构刚度降低, 面内极限承载力下降;在有限点设置内法兰构造使得脱黏之后桁架式钢管混凝土拱桥的受力性能与黏结良好时比较接近。

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预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化模型

叶见曙, 张峰

中国公路学报. 2007, 20(6): 67-72.

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为了研究预应力混凝土连续箱梁开裂后的刚度退化规律, 基于CB壳单元, 采用层状模型模拟预应力混凝土结构;考虑加载和卸载效应及材料和几何双重非线性效应, 有效地模拟了三跨连续斜交箱梁的开裂、屈服和失效全过程。基于非线性有限元分析, 提出了一种预应力混凝土箱梁开裂后的刚度退化模型, 由该模型计算了预应力混凝土箱梁开裂后的刚度折减量。结果表明:CB壳单元模型对于预应力混凝土箱梁的非线性分析有良好的适应性, 对箱梁开裂后的使用性能评估有实际应用价值。

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考虑初曲率影响的变曲率箱梁空间有限元分析

王银辉, 陈山林

中国公路学报. 2007, 20(6): 73-78.

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为计入曲率沿横向和纵向变化对曲线箱梁弯扭效应的影响, 提出了考虑初曲率和变曲率影响的空间分析有限元方法。假设曲率沿径向线性变化, 建立了曲梁内任意点的弯曲挠转角与曲线半径的反比关系;根据薄壁箱梁的弯曲扭转理论, 并将曲率作为轴向坐标z的函数, 得到了变曲率箱梁截面内任意点的应力和位移的关系。基于此, 以形函数为单元内曲率变化的插值函数, 构建了单元内部曲率变化的曲线箱梁等参有限元。按该方法编制了计算机程序, 并用算例验证了该方法对变曲率曲线箱梁计算的有效性。

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大悬臂预应力组合桥面板实用计算方法

张阳, 邵旭东, 昌颖, 王皓磊

中国公路学报. 2007, 20(6): 79-84.

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为了解决不同位置荷载作用下组合桥面板的荷载横向分布计算问题, 根据脊骨梁中波形钢腹板挑梁并排支撑的预应力大悬臂组合桥面板的受力特点及抗弯和抗扭刚度沿挑梁纵向的变化规律, 采用基于换算截面法的修正刚接梁法, 假设受载挑梁的荷载横向分布系数随荷载作用位置变化沿挑梁纵向按三次曲线分布。然后, 根据“波形钢腹板不抵抗弯矩” 的结论和拟平截面假定, 推导出波形钢腹板组合挑梁的开裂弯矩和弹性极限弯矩计算公式。最后, 通过试验和有限元分析来验证该公式的正确性。结果表明:该计算公式能够满足工程设计的精度要求。

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水中悬浮隧道锚索的非线性涡激振动研究

葛斐, 惠磊, 洪友士

中国公路学报. 2007, 20(6): 85-89.

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建立了水中悬浮隧道锚索在波流场中涡激振动的非线性数学模型, 考虑了锚索的几何非线性对其涡激振动的影响, 并应用有限差分法求解了锚索的运动控制方程。计算结果表明:锚索在顺流向和横向2个方向运动的耦合作用特别是几何非线性作用的引入, 抑制了部分高阶模态的激发, 使锚索横向涡激振动的振幅减小, 顺流向振动的振幅增大;在悬浮隧道的振动引起的强迫激励和参数激励作用下, 锚索顺流向涡激振动振幅显著增大, 横向涡激振动出现“拍”的现象。

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公交区域调度的最大同步换乘模型

石琴, 覃运梅, 黄志鹏

中国公路学报. 2007, 20(6): 90-94.

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研究了用多目标优化模型来解决基于最大同步换乘的公交区域调度优化问题, 并将该调度优化模型描述为混合整数规划问题。建立了以车辆相遇总次数最大为第1目标, 以多辆车同时相遇的机会最大为第2目标的双目标优化模型。采用启发式算法对模型进行求解, 得出具有最大同步性的发车时刻表。结果表明:该模型实现了同时到达网络中换乘点的公交车的数量最大, 从而使乘客可以在最短的等待时间内在换乘点从一条线路转到另一条线路上。

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交通流实时预测的混沌时间序列模型

臧利林, 贾磊, 杨立才, 刘涛

中国公路学报. 2007, 20(6): 95-99.

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针对城市交通流普遍存在的混沌特性, 介绍了一种改进的加权一阶局域预测模型, 并将其应用于交通流实时预测中。为了进一步提高算法的精度与速度, 对最优邻域的点数进行动态选择, 通过改进, 使之成为一种鲁棒性强、预测精度高的实时预测算法, 并能有效地用于短时交通流的预测问题中。仿真结果表明:该算法完全满足实时交通流预测的需要, 为交通信号智能控制和交通流诱导奠定了坚实的基础。

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基于模糊逻辑的高速公路入口匝道控制方法

温凯歌, 曲仕茹, 张玉梅

中国公路学报. 2007, 20(6): 100-104.

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为提高高速公路入口匝道的控制能力, 以达到增进车流平稳性的目的, 对传统闭环控制器ALINEA进行了扩展, 并结合模糊逻辑理论, 给出一种新的入口匝道控制器。该模糊控制器加入了流量变化的因素, 以交通流量为控制目标, 实际流量与设定期望值的偏差及流量变化量作为输入, 根据所设定的模糊规则给出匝道控制率的调节量。最后通过实例对控制器进行了评价。仿真试验表明:该模糊控制器能够快速地将交通流调整到期望状态, 可以适应主干道交通流以及匝道需求的大幅变化, 有效抑制波动的产生;同传统的ALINEA策略相比, 模糊匝道控制器具有更加稳定的控制效果。

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信号采样理论在交通流检测点布设中的应用

张汝华, 杨晓光, 储浩

中国公路学报. 2007, 20(6): 105-110.

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在对交通流检测点布设领域研究应用现状进行分析与抽象的基础上, 提出交通流检测点布设本质上属于空间交通流信号采样问题。依据信号采样理论, 建立了确定检测点间距或密度的方法与流程, 该流程包括空间交通流信号产生、离散傅里叶变换、频谱分析、间距确定、误差分析5个步骤。对高速公路拥挤状态下的仿真分析表明:100 m的检测点间距可以满足对拥挤交通流状态的真实检测, 该数值接近于实际应用中的最小值(125 m), 说明该理论方法具有较好的实用性。

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农村公路绩效评价指标体系的构建方法

梁国华, 杨琦, 马荣国

中国公路学报. 2007, 20(6): 111-116.

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为了客观、准确地评价农村公路建设项目从立项到运营的建设管理水平及其所带来的影响, 在分析现有农村公路绩效评价指标体系缺陷的基础上, 指出常用的建立在数理方法基础上的指标体系构建方法不适用, 提出了按照价值—目的—目标—标准和指标的逻辑思路的指标构建方法, 具体分析了当今社会主流价值观与农村公路所体现的价值观的对应关系, 并确定了6个评价领域。结合延安市农村公路建设项目, 推演出了延安市农村公路绩效评价指标体系。研究表明:农村公路绩效评价指标体系应从农村公路所体现的价值观角度出发进行推演。

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农村公路资金渠道配置评价的相对标度法

杨文银, 王太

中国公路学报. 2007, 20(6): 117-121.

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为评判农村公路资金渠道配置的相对合理性, 在分析中国农村公路建设和养护资金渠道基础上, 提出资金渠道配置评价的相对标度法。利用相对标度计算各资金渠道的重要度(权重), 定义一个“标准”地区, 确定标志值, 估计反映各渠道配置相对合理性的匹配系数并求和, 给出中国农村公路建设和养护资金主要渠道的权重参考值。实例计算结果表明:该方法简单、实用, 且具有很强的灵活性, 可用来优化农村公路资金渠道配置。

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高速公路运输选择与需求预测的效用理论模型

杨云峰, 杨琦, 周伟

中国公路学报. 2007, 20(6): 122-126.

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为了把握高速公路的运输需求, 引入效用理论对高速公路的运输需求预测进行了探索。在阐述效用理论的基础上, 通过分析运输次数、发生时间等效用影响因素, 引入速度、时间等路线服务水平和社会经济属性向量作为模型参数, 构建了高速公路运输服务需求函数, 进而建立高速公路运输需求预测模型。研究表明:通过改进效用函数, 引入新的效用参数, 能客观地描述高速公路运输选择行为, 为高速公路运输需求预测提供借鉴。

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2007年, 第20卷, 第6期　刊出日期：2007-11-15

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