中国公路学报

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张兴强,梁艳平,梁英慧

中国公路学报. 2009, 22(2): 1-5.

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为了探讨不同土工格栅加筋方式对深软土地基应力变形特性和不均匀沉降的控制效果,建立了土工格栅与土的动力相互作用模型,通过分析地基变形、地基应力水平、加速度传递特性以及格栅的受力情况,研究在交通荷载反复作用下,土工格栅的加筋效果和机理。计算结果表明:土工格栅加筋基层结合格栅包裹细碎石加筋垫层处置深软土地基的三层加筋法可以有效地减小软土地基的沉降,弱化地基内的应力水平,限制交通荷载的影响范围,是一种切实有效的加筋方法。

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交通荷载作用下结构性软土的孔径分布试验

雷华阳,姜岩,陆培毅,邢贵发

中国公路学报. 2009, 22(2): 6-11.

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为探讨结构性软土的动力特性及微观机理,对结构性软土在交通荷载作用下的孔径分布特征进行了分析。通过固结试验确定了结构性软土的前期固结压力和结构屈服压力,利用这些值进行了不同围压、不同振动频率以及不同动应力比下的动三轴试验和压汞研究。结果表明:结构性软土存在一个振动频率门槛值和一个随固结压力值变化的临界动应力比,相应振动门槛值的孔径分布特征转折点为0.3 μm;振动频率大于门槛值时,频率对孔径累积分布曲线的影响可忽略;根据分形理论,结构性软土具有3个分形的无标度区,根据这一特点确定了团粒内孔径和团粒间孔径之间的分界尺寸为0.5 μm,同时给出了新的孔径界限标准。

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未打穿竖向排水井地基固结分析

刘加才,高鸿

中国公路学报. 2009, 22(2): 12-17.

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为了对现有未打穿竖向排水井地基固结理论进行改进,使其解更趋于合理,对现有未打穿竖向排水井地基固结理论渗透面连续条件的不合理性进行了研究,提出渗透面上的连续条件改进方法,并给出了改进后的固结解。通过算例分析了现有解与所提出的改进解的差异,并采用基于Biot固结理论的轴对称有限元数值分析方法,对一算例进行了分析。结果表明:改进解可以反映渗透面上的径向水力梯度,孔压沿深度方向分布也更为合理,且改进解也更加精确。

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考虑自重应力的悬臂式抗滑桩三维土拱效应及合理间距研究

张永兴,董捷,文海家,谭捍华

中国公路学报. 2009, 22(2): 18-25.

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为了探讨路堑边坡悬臂式抗滑桩的合理间距问题,考虑到自重应力的存在及桩间土的受力特点,根据桩间滑体自身的强度条件及土拱的轴向应力与拱跨的关系,建立了三维计算模型;推导出悬臂式抗滑桩的临界高度与最大桩间净距的计算公式,并结合计算公式研究了桩间距对相关参数的敏感度,模拟了桩间土拱效应沿高度分布的空间形态,分析了桩后土拱效应的影响范围;通过工程实例对推导的合理桩间距计算方法进行了验证。结果表明:实际设计值与计算结果基本一致,在对悬臂式桩土拱效应进行研究时应建立三维模型。

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道路裂纹线检测中的脊波域图像增强算法

张大奇,曲仕茹,李卫斌,何力

中国公路学报. 2009, 22(2): 26-30.

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为了解决传统的图像增强方法中背景和裂痕区之间的对比度拉伸不足,致使基于图像处理的道路裂纹线自动检测方法不能有效地提取道路裂纹线的问题,基于破损道路裂纹线所呈现的特点,由图像脊波变换等效于拉东变换域一维小波分解的原理出发,提出了一种新的适用于道路裂纹线检测的脊波域图像增强算法。试验结果及其与其他图像增强算法的结果对比均表明:该算法能够有效地增强道路裂纹图像中的线状特征,有利于破损道路裂纹线的检测。

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新型刚性护栏防撞性能的数值模拟

张鹏,周德源,冯英攀

中国公路学报. 2009, 22(2): 31-36.

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为了验证在车辆与护栏的碰撞过程中,通过改造标准F型混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的可能性,开发设计了IF型刚性护栏,并引入Ford F800车型在ANSYS/LS-DYNA软件环境中进行碰撞仿真分析。数值模拟结果表明:混凝土刚性护栏截面形式的改变对碰撞过程的影响显著,IF型刚性护栏结构具有更好的车辆导向性和乘员安全性;通过改造混凝土刚性护栏截面形式来改善其防撞性能的做法是可行的;给出的IF型刚性护栏的设计图可为进一步的实车碰撞试验提供参考依据。

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基于车轮与桥面耦合关系变换的车桥系统振动耦合求解

周立,葛耀君

中国公路学报. 2009, 22(2): 37-41.

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提出一种新的直接求解车-桥系统振动响应的方法,即把车-桥系统作为一个整体来考虑,通过变换车轮与桥面对应点间的耦合关系来实现车辆移动,从而使车-桥系统振动响应的求解更加简便和实用化;将该程序计算结果与理论分析结果、ADAMS软件计算结果及模型试验结果进行对比;应用该车-桥相互作用分析程序研究了在2种路面粗糙度条件下的车-桥系统竖向响应,并进行了对比分析。结果表明:提出的程序计算结果正确、可靠;车-桥系统的竖向加速度及车轮与桥面之间的相互作用力受路面粗糙度影响较大。

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斜拉桥风致响应的雷诺数效应

李加武,张宏杰,韩万水

中国公路学报. 2009, 22(2): 42-47.

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为研究主梁三分力系数雷诺数效应对斜拉桥的静风响应及抖振响应的影响,分别采用大、小2种比例主梁节段模型的风洞试验测得主梁三分力系数;并用结构有限元方法,以苏通大桥为背景,分析了高雷诺数和低雷诺数时斜拉桥的静风响应和抖振响应。研究结果表明:雷诺数效应对斜拉桥抖振效应有不可忽略的影响;忽略主梁雷诺数效应的斜拉桥静风响应和抖振响应分析可能会导致偏危险的结果。

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CFRP拉索斜拉桥静载试验分析

刘荣桂,许飞,蔡东升,周士金,陈蓓

中国公路学报. 2009, 22(2): 48-52.

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为检验碳纤维增强复合材料(CFRP)拉索斜拉桥在运营阶段的实际工作性能,在已有研究成果基础上,对中国首座CFRP拉索斜拉桥进行了静载试验分析。介绍了静载试验的主要内容和方法,并将有限元模型的理论计算结果与该桥应变、位移的实测结果进行了对比分析。分析结果表明:结构的静力行为与理论计算结果基本吻合,桥梁刚度和承载能力满足设计要求,整体工作性能良好。研究结果可为CFRP拉索应用于大跨斜拉桥建造的研究和实践提供参考。

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自然锈蚀钢筋的轴向拉伸疲劳试验

张伟平,李士彬,顾祥林,朱慈勉

中国公路学报. 2009, 22(2): 53-58.

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为研究锈后钢筋疲劳性能退化规律,在考虑锈蚀率和应力范围影响的基础上,对28根混凝土中自然锈蚀钢筋试件进行轴向拉伸疲劳试验。经统计回归,建立了考虑锈蚀率影响的锈蚀钢筋疲劳曲线方程,给出了不同保证率、不同预期疲劳寿命下自然锈蚀钢筋容许应力范围的建议值。同时,通过锈蚀钢筋疲劳断口扫描电镜的对比分析,解释了锈蚀钢筋疲劳性能的退化规律。研究结果表明:锈后钢筋应力范围与疲劳寿命的对数关系仍呈线性,但疲劳寿命显著降低,且应力范围越大其降低幅度越大;断口瞬时断裂区面积比随着应力水平的提高而增加,且锈蚀越严重,其增长速度越快。

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正交异性钢箱梁U型肋加劲板极限承载力试验

狄谨,周绪红,吕忠达,乔朋,宁立

中国公路学报. 2009, 22(2): 59-64.

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以杭州湾跨海大桥通航孔斜拉桥钢箱梁U型肋加劲板为研究对象,按照相似理论设计制作了9块缩尺比例为1∶3的扁平钢箱梁闭口U型肋加劲板模型,通过极限承载力试验研究加劲板稳定极限承载力。研究结果表明:9块加劲板模型在轴向荷载作用下发生的失稳破坏形态主要有3种,即母板破坏、母板与加劲肋共同破坏以及加劲肋破坏;各种破坏形态下模型的位移与应变具有相似的变化规律;模型的极限承载力随母板和加劲肋厚度的增加而增大,随着加劲肋高度和间距的增大而减小。

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高速公路隧道水平层状围岩支护优化

冯文凯,石豫川,王兴平,何川

中国公路学报. 2009, 22(2): 65-70.

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为了及时预防公路隧道穿越水平岩层施工过程中极易出现的平拱、拱顶离层破坏、拱顶弯折内鼓等危害现象,确定合理的支护方案,结合广元—巴中高速公路某穿越水平岩层隧道,根据现场跟踪调查和试验,在对围岩岩性、物理力学性质、地层结构和变形破坏类型等进行分析的基础上,对原洞身围岩质量分级结果进行了调整,对原支护设计方案进行了优化,并利用数值模拟方法验证了其合理性。同时,施工后拱顶下沉及周边收敛监测结果显示,围岩变形完全满足要求,进一步证明了支护优化设计合理,效果明显。

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双洞隧道洞口段抗减震振动台试验

王峥峥,高波,索然绪

中国公路学报. 2009, 22(2): 71-76.

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以西南高烈度地震区某拟建隧道为背景,开展了隧道洞口段抗减震振动台模型试验研究。通过对有无减震层体系的对比试验,研究了减震层的减震效果;并针对目前振动台试验普遍采用的多次加载方案产生的损伤累积问题进行了分析,同时给出了围岩和衬砌的裂纹发展过程及破坏形态。结果表明:在围岩与隧道之间设置减震层可以有效减弱围岩与结构之间的动力相互作用,从而起到减震效果;在评价结构抗震性能时需要考虑多次加载产生的损伤累积和裂纹效应的影响。研究结果可为结构在地震作用下的开裂分析提供参考。

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长隧道火灾中沥青路面燃烧的热效应研究

吴珂,黄志义,徐兴

中国公路学报. 2009, 22(2): 77-81.

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采用热重分析试验与计算流体动力学模拟相结合的方法,对长隧道火灾过程中沥青路面燃烧的热效应进行了定量分析;提出以沥青自燃点作为界定沥青路面必然发生燃烧的临界温度,并通过试验分析了沥青的燃烧特性。研究表明:低于10 MW规模的隧道火灾基本不会引燃沥青路面;对于20 MW的隧道火灾,路面存在被引燃的可能;当火灾规模达50 MW时,沥青路面必然发生燃烧;沥青路面燃烧对隧道火灾的影响是有限的,其热释放率一般不超过火灾规模的2.3 %。

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快速路进口匝道及其衔接交叉口的协调优化控制模型

保丽霞,杨晓光

中国公路学报. 2009, 22(2): 82-86.

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为了缓解快速路主线交通流拥挤现象,分析了快速路进口匝道与主线以及与地面衔接交叉口的影响关系,确定了进口匝道不同交通状态下的控制目标;构建了进口匝道与衔接交叉口的3段式协调优化控制模型,提出基于层次分析的分布式求解算法;以1条进口匝道及3个衔接交叉口的典型路网进行试验,采用仿真模拟软件对模型及其算法进行效用评价。仿真试验优化了7次,结果表明:前3次实现了进口匝道排队减少,接着3次优化能够实现通行能力最大,在低交通需求下,优化能使通道平均延误时间减小。研究成果为在供需平衡的基础上优化进口匝道和衔接交叉口的信号配时提供了理论基础。

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多模式公交信息服务条件下的出行方式选择行为研究

胡华,滕靖,高云峰,周雪梅

中国公路学报. 2009, 22(2): 87-92.

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为了科学评价多模式公交信息服务对出行方式选择行为的影响,基于超级交通网络理论,从出行链的角度分析了多模式公交信息服务对出行方式选择的影响机理,并在构建巢式Logit出行方式划分模型的基础上引入行程时间可靠度因子改进效用函数;根据上海市某郊区得到的显性偏好调查数据,利用极大似然法对巢式Logit模型进行参数标定后,对有无多模式公交信息服务条件下的出行方式分担率进行了计算和对比分析。研究结果表明:多模式公交信息服务能够有效引导轿车及其他个体机动化出行方式向多模式公交系统转移,提高了公交出行比例。研究结果可为大城市公共交通信息系统的改善和建设提供决策支持。

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高速公路加速车道长度设计与车辆汇入模型研究

智永锋,张骏,史忠科

中国公路学报. 2009, 22(2): 93-97.

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为了探讨加速车道长度对高速公路主线交通流的影响,利用可接受间隙理论,分析上匝道合流区通行特性和通行能力;基于最小车头时距,研究了加速车道上车辆汇入高速公路主线的概率;以高速公路主线和加速车道的车流量、最小车头时距等参数为基础,优化了高速公路加速车道长度设计方法,获得了入口匝道交通流控制模型。结果表明:运用该方法设计高速公路加速车道长度,控制入口匝道交通流,在高速公路主线车流量不变的情况下,入口匝道车流量比传统方法增加了近1倍。

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机非混行环境下驾驶员行为建模及仿真

王晓原,邢丽

中国公路学报. 2009, 22(2): 98-104.

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运用冲突点法分析了自行车对机动车驾驶员行为的影响,将冲突模型转化为一种特殊的车辆跟驰或车道变换来研究,并进行了机非混行复杂环境下驾驶员行为的仿真建模和试验验证。结果表明:用冲突点法进行驾驶员行为仿真,其结果与实际观测数据基本一致,试验结果的拟合率和误差率都在理想范围内;冲突点法是机非混行环境下驾驶员行为建模的可行方法。研究结果为深入分析多源信息刺激下驾驶员协同行为提供了理论基础。

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高速公路资产管理体制改革研究

杨琦,杨云峰

中国公路学报. 2009, 22(2): 105-110.

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为了解决中国高速公路资产管理体制存在的诸如所有权委托代理关系层次多,所有权主体不明确、管理主体不统一,所有权行政化、分散化、模糊化,职能配置不健全等一系列问题,剖析了这些问题产生的根源,设计了以交通主管部门作为出资人代表,行使高速公路资产的管理职责,负责高速公路资产的监管任务为体制改革起点的高速公路资产管理体制改革模式,并在此基础上提出高速公路资产管理体制改革的具体政策建议。

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金属带式无级变速器速比匹配与控制研究

薛殿伦,陈伟生,冯显武

中国公路学报. 2009, 22(2): 116-121.

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首先建立金属带式无级变速器(CVT)的液压系统数学模型,在此基础上通过试验分析了液压系统对速比变化率的影响;其次考虑到CVT系统复杂的非线性和速比控制阀的开关特性,设计了模糊速比控制器;最后进行了速比控制台架试验和变速控制系统整车道路试验。试验结果表明:所设计的速比控制器能很好地实现实际速比对目标速比的追踪,满足汽车的变速要求,能应用于实际的金属带式CVT中。

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大型轮式装载机湿式驱动桥工作热特性分析

王雪莲,秦四成,赵克利,王剑鹏

中国公路学报. 2009, 22(2): 122-126.

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采用集总参数法建立了ZL80型轮式装载机湿式后驱动桥的稳态传热网络模型;利用仿真软件对桥箱内机油温度及整体温度场进行仿真,将仿真结果与测试结果进行对比,并对桥箱整体传热、机油温度变化及整体温度场分布进行分析。结果表明:机油温度对环境温度变化很敏感,主传动锥齿轮啮合处和制动器摩擦片处温度相对较高,桥箱散热受桥箱换热面积和平均对流换热系数影响很大;仿真结果与测试结果吻合良好,可用于类似工程车辆驱动桥的热工况研究。

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2009年, 第22卷, 第2期　刊出日期：2009-03-01

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