中国公路学报

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裴建中,张嘉林,常明丰

中国公路学报. 2010, 23(1): 1-6.

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通过将X射线CT技术、数字图像处理技术与分形理论相结合,分析了矿料级配对多孔沥青混合料空隙率、空隙直径、空隙数量、空隙分维数等参数的影响规律。结果表明:随着空隙率的逐渐减小,空隙等效直径范围从空隙率为18.8%时的3.9~4.8 mm减少到空隙率为4%时的1.5~2.9 mm,空隙等效直径平均值从4.3 mm降低到2.0 mm;空隙数量、空隙率与等效直径沿试件高度方向分布规律较为一致;空隙轮廓分维数随着空隙率的不断减小而逐渐增大,且空隙轮廓分维数与空隙率呈现出显著的函数关系;多孔沥青混合料与普通沥青混合料空隙率的分界值约为14%;多孔沥青混合料空隙数量并不多,而是空隙等效直径较大。

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沙漠公路路堤输沙性能风洞试验

杨三强,刘涛,郝培文

中国公路学报. 2010, 23(1): 7-12.

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引用风沙环境流场理论,分析了路堤断面对流场的影响以及风向对路堤输沙性能的影响。采用风沙环境风洞试验方法,推导出路堤阻沙性能指数与流场速度、路堤边坡坡度、路堤高度的多因素数学模型。结果表明:路堤阻沙性能指数与流场速度呈幂函数变化,与路堤边坡坡度呈负指数变化,与路堤高度呈指数变化和直线变化。

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青藏公路运行速度特性研究

汪双杰,方靖,韩艳

中国公路学报. 2010, 23(1): 13-18.

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在分析青藏公路不同海拔典型路段实测速度数据的基础上,利用分车型的自由流速度累积曲线,分析得出青藏公路平直线路段、小半径平曲线路段和纵坡路段的运行速度及其变化规律,并分析了海拔对运行速度的影响。结果表明:平直线路段车辆在无路侧干扰条件下能达到期望速度;小半径平曲线路段运行速度变化剧烈;海拔4 km为海拔对运行速度的影响临界点,且纵坡对车辆上坡方向运行速度的影响明显大于低海拔地区;青藏公路特殊环境下的运行速度特性研究结论,可为运行速度设计方法和公路项目安全性评价奠定良好的应用基础。

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考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法

卢坤林,朱大勇,杨扬

中国公路学报. 2010, 23(1): 19-25.

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针对平动模式下的刚性挡土墙,提出了考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法。考虑墙体平动位移对墙后填土内摩擦角与墙土界面上的外摩擦角的影响,建立了内外摩擦角与位移之间的关系式。对未达到极限位移的挡土墙,分析墙后小主应力拱的应力状态,并结合位移与摩擦角之间的关系,把主动侧土压力系数与挡土墙位移联系起来,将其用于水平微分单元法求解平动模式下挡土墙非极限主动土压力,给出了考虑土拱效应的非极限主动土压力分布、合力及作用点的理论公式,并与不考虑土拱效应的非极限主动土压力计算方法进行了比较。结果表明:该方法可行有效;土压力合力大小相等,但合力作用点与土压力分布存在明显差别;研究成果可为相关工程提供参考。

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夯扩碎石桩群桩承载性状研究

陈建峰,韩杰

中国公路学报. 2010, 23(1): 26-31.

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对2个初始直径为0.76 m、桩长为2.79 m和5.10 m的夯扩碎石桩群桩进行载荷试验,并采用三维拉格朗日有限差分程序建立数值模型,模拟其夯扩和载荷试验分级加载过程,并分析了桩土应力比、群桩效应和桩间土单元的应力路径。结果表明:数值分析很好地模拟了夯扩碎石群桩的夯扩过程,群桩夯扩成桩后最大垂直位移位于桩间土中心且表现为地面隆起;计算和实测的荷载-沉降曲线基本一致;2个不同桩长的夯扩碎石桩群桩在各级荷载下的桩土应力比都比较接近,其值在3.8～6.5之间;群桩效应跟桩长与承台宽度比L/B_c相关,群桩负效应随L/B_c的增大而减弱;2个不同桩长的群桩桩间土单元在夯扩过程中其水平应力大于垂直应力,单元应力处于临界破坏状态;夯扩作用在桩间土中产生预应力,提高了土体刚度和夯扩碎石桩的承载能力,靠近桩端的土体单元预应力受桩端夯扩效应影响而增大。

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装配式钢筋混凝土管型通道数值模拟与现场试验

王建国,颜丹青

中国公路学报. 2010, 23(1): 32-37.

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建立了钢筋混凝土管型通道的力学模型, 通过面-面接触单元模拟回填土与管型通道及管型通道与管片接缝处的相互作用,有效地分析了管型通道的变形及管片的应力分布状况;运用单元的“生”、“死”功能模拟装配式管型通道的吊装及土体回填的施工全过程,同时利用该模型分析了六安—武汉高速公路装配式管型通道施工过程的变形及应力分布情况,并与现场试验实测值进行了对比分析。结果表明:该模型能较真实地模拟施工过程中管型通道的变形和受力,且能有效地分析装配式管型通道及盾构隧道衬砌管片的力学特性。

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轻质混合土单向压缩固结变形特性分析

董金梅,陈国兴,柴寿喜,王沛

中国公路学报. 2010, 23(1): 38-42.

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通过无侧限抗压强度试验和单向压缩固结试验,对轻质混合土的单向压缩固结特性进行了分析,并采用简化公式对单向压缩固结变形随时间的变化关系进行拟合计算。结果表明:轻质混合土的单向压缩屈服应力与抗压强度为线性关系;在施加荷载没有超过压缩屈服应力的情况下,密度、水泥掺入比不同时,单向压缩固结变形曲线随时间变化的趋势相似,且密度、水泥掺入比对固结变形的影响小于荷载的影响。

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带地梁的新型半整体式无缝桥梁温度效应研究

邵旭东,占雪芳,金晓勤,陈志新

中国公路学报. 2010, 23(1): 43-48.

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为了了解带地梁的新型无缝桥梁在温度变化下吸纳梁体变形的能力及接线路面的裂缝分布和发展规律,推导了带地梁无缝桥梁在温度作用下的内力与变形计算公式,编译了相应的接线路面配筋计算程序,进行了足尺带地梁无缝桥梁的试验研究,同时对比了带地梁无缝桥梁试验结果与理论计算结果。结果表明:带地梁的新型无缝桥梁能很好地传递梁体变形,实现对梁体变形的吸呐;按照程序的计算结果进行接线路面的配筋设计是安全的。

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CFRP筋在活性粉末混凝土中的粘结应力分布

蒋田勇,方志

中国公路学报. 2010, 23(1): 49-57.

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通过试验研究了碳纤维增强复合材料(CFRP)筋在活性粉末混凝土(RPC)中粘结应力沿埋长的分布,得到了CFRP筋在RPC中的应力-应变关系、荷载-滑移关系以及粘结应力沿埋长的分布曲线,并建立了粘结应力的位置函数计算式。在试验研究的基础上,从粘结锚固性能的平衡方程、变形方程以及本构方程出发,推导了粘结应力、CFRP筋轴向应力、滑移量以及位置函数等锚固变量沿锚长分布的理论计算公式。结果表明:粘结应力和CFRP筋应力沿埋长分布的实测曲线与理论推导预测曲线吻合较好,理论推导具有可行性;CFRP筋轴力沿埋长线性增加;CFRP筋在RPC中的粘结应力沿埋长分布较为均匀;钢套筒的存在使得粘结应力分布趋向于更加均匀;混凝土抗压强度和CFRP筋直径越大,粘结应力沿埋长分布越均匀;锚固长度越大,粘结应力沿埋长分布越不均匀;弹性模量越大,粘结应力沿埋长分布越均匀,且以CFRP筋的弹性模量对粘结应力分布的影响最大,钢套筒的弹性模量次之,混凝土的弹性模量最小。

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磁流变式调谐液柱阻尼器对桥梁风致扭转振动的控制效果

孙洪鑫,王修勇,陈政清,李春光

中国公路学报. 2010, 23(1): 58-65.

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采用Lagrange方程建立了磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)与桥梁单自由度扭转耦合结构的动力学模型,依据试验数据把磁流变液阻尼器简化成Bingham模型并采用等效线性化处理。在简谐荷载激励情况下,在时域和频域内优化了随输入电流值变化的4种截面MR-TLCD的参数;在随机风荷载激励情况下,进一步评估了优化后的MR-TLCD对桥梁风致扭转振动的控制效果。结果表明:这4种MR-TLCD都存在相应的最小平均动力放大系数比,且截面面积越大对应的最优电流值越大,平均动力放大系数比越小;扭转角位移峰值减小了43.9%,扭转加速度减小了41.1%。

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基于空间梁格模型的异形斜拉桥体系转换施工模拟

孙远,徐栋

中国公路学报. 2010, 23(1): 66-72.

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以某独斜塔双索面弯斜拉桥为例建立空间梁格模型,分析了该桥几何位置迁移、拉索垂度效应、支座脱空等主要非线性特征的影响程度,并提供了处理施工中临时支架脱空引起特殊非线性问题的程序迭代计算方法;在此基础上以主塔应力安全为主线,兼用传统正装分析的方法,综合考虑各种非线性以及徐变收缩等问题设计了整个体系转换的施工过程。实测结果表明:该梁格模型的建立以及对特殊非线性问题的处理方法为该桥的施工设计与监控提供了准确的数据,保证了体系转换施工的顺利完成,可供同类异形斜拉桥的施工模拟计算参考。

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预应力CFRP板加固钢板轴心受拉行为分析

叶华文,UMMENHOFERT,强士中

中国公路学报. 2010, 23(1): 73-79.

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首先分析比较预应力的施加方法和锚固方式,然后基于一维线弹性理论,对预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板加固钢板体系的受力过程进行分阶段分析,得到在张拉预应力和受载工况下CFRP板、钢板、胶层的应力分布解析式及CFRP有效粘结长度公式、弹性压缩带来的预应力损失值;最后利用ANSYS中Solid95三维单元进行有限元模拟对比分析。结果表明:直接张拉CFRP板能有效控制预应力及其加固效果,比间接法施加预应力有更多优势;采用高强螺栓连接的平板夹具锚传递大部分荷载,改善了非预应力粘贴加固界面的薄弱特点;该理论分析及有限元模型是可靠、有效的。

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寒区隧道冻胀压力的约束冻胀模型

邓刚,王建宇,郑金龙

中国公路学报. 2010, 23(1): 80-85.

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评价了中国主要的冻胀压力分析模型,在存水空间模型的基础上,分析了冻胀水体的形变约束特征,提出了冻胀压力类似于气体压力的约束冻胀模型,并给出了相应的理论分析公式;计算分析了冻胀压力的作用位置、冻胀水体尺度、围岩和衬砌刚度等对衬砌结构安全度的影响及分布规律。结果表明:该模型表现了冻胀压力为局部荷载的特征,同时考虑了衬砌和围岩刚度对冻胀压力的影响,并可模拟存水空间内的冻胀水体为任何多面体形状;增加衬砌刚度仍是提高衬砌抗冻能力的有效措施。

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城市货运干道信号优化控制及其评价方法

丁建梅,王常虹

中国公路学报. 2010, 23(1): 86-92.

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以城市货运干道为研究对象,量化分析车型构成、机动性能差异及不同饱和度条件下交通组成对车流延误的影响,从黄灯时间、信号周期与相位差等参数优化入手,获得了适合城市货运干道的交通信号控制方法;以辽宁省大连市辽河西路作为城市货运干道实证分析对象,选取车均延误、排队长度、停车次数、空气污染指数作为评价指标向量,对VISSIM仿真手段所获取的基础数据以隶属度方式进行量纲一化处理,考虑评价参数的内在变化规律及交通流量、不同交叉口特征,以置信度准则确定控制效果的评价向量。分析结果表明:采用优化后的信号配时方案能有效降低车均延误,提高车辆出行效率。

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无信号交叉口车流通行状况的混杂Petri网模型

袁绍欣,赵祥模,安毅生

中国公路学报. 2010, 23(1): 93-97.

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为了准确表征无信号交叉口的车流通行状况,提出了基于混杂Petri网的车流通行模型。该模型将交叉口车流分成不同的优先级别,分别计算每个级别通过交叉口的车流量和排队车辆数,以此表征它们在交叉口的通行状况,其中车流通行优先级别用离散Petri网表示,车流在交叉口的连续通行状况用时延Petri网表示。仿真结果表明:该模型能够比较有效地描述无信号交叉口车流通行的基本特性,满足城市路网建模的需要。

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基于复杂网络理论的公路网结构特征

邓亚娟,杨云峰,马荣国

中国公路学报. 2010, 23(1): 98-104.

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为进一步分析复杂公路网中线路的重要程度,采用对偶拓扑方法,将公路路段按照路名抽象为节点,将交叉口抽象为网络边,对实际公路网进行拓扑结构转换;通过构建网络可靠性指标,应用复杂网络节点度、接近中心性、中介中心性以及连通可靠性指标评价区域公路网结构特征,并给出基于模糊聚类的公路网等级划分方法。分析结果表明:基于对偶拓扑方法,应用复杂网络理论进行公路网结构特征研究,可从连通性、中心性、中间性和可靠性等多个角度反映线路在公路网中的重要程度。

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复杂路网条件下高速公路收费费率计算方法

王建伟,付鑫,马暕

中国公路学报. 2010, 23(1): 105-110.

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首先分析复杂路网条件下高速公路收费费率的特征,并在阐述高速公路的理论最优收费费率可得性的基础上,结合高速公路交通量预测的步骤和特点,研究一种改进的高速公路收费费率制定的思路及方法,对方法中涉及到的广义交通阻抗进行修正,并对其涉及的参数赋值给予说明;然后借助随机用户均衡(SUE)配流算法完成交通流分配及收费费率制定所需数据序列的计算;最后,通过重庆市绕城高速公路收费费率的计算来进行实例验证。结果表明:复杂路网条件下存在高速公路的理论最优费率,用该方法可以较为准确地计算得到收费费率值。

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基于泊位功能和区位条件的停车配建方法

李林波,王曼,董治,吴兵

中国公路学报. 2010, 23(1): 111-115.

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为摆脱基于地理位置划分和建筑物分类标准来确定建筑物停车配建指标的局限,切实改善建筑物停车配建容易出现的不适应状态,增强停车配建的内稳性,采用本体论的理念,从停车配建的内在特征入手,对泊位功能进行划分,并结合区位条件属性的分析来修正已有停车配建标准,建立基于泊位功能划分和区位条件的停车配建方法,最后用实例对该方法进行了比较验证。结果表明:基于泊位功能划分和区位条件的停车配建方法更能反映建筑物的具体环境条件,符合区域规划战略的实际要求,适应交通环境的较大变化范围,可获得比较有效的配建指标,并具有良好的操作性。

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AMT重型汽车起步离合器最优控制

陈清洪,秦大同,叶心

中国公路学报. 2010, 23(1): 116-121.

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建立了离合器系统动力学模型,针对离合器接合过程中的冲击度和滑摩功这一对矛盾,选取发动机转速和离合器从动侧转速作为状态变量,采取在冲击度满足乘坐舒适性的条件下滑摩功最小为目标的最优控制方法,将冲击度转化为最优控制的约束条件之一,避免了多目标优化中权重系数调整的难点。仿真与试验结果表明:在满足乘坐舒适性的前提下,采用最优位移控制能够保证滑摩功最小,简化了控制系统,增强了控制系统的通用性和可移植性。

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基于加速度区间判断的坡道识别方法

金辉,李磊,李斌虎,陈慧岩

中国公路学报. 2010, 23(1): 122-126.

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介绍了坡道识别的原理;在功率谱分析的基础上,设计了纵向加速度滤波算法,通过比较汽车在坡道上行驶时用加速度传感器测得的加速度数值与汽车纵向速度经差分后获得的加速度数值之间的差异,进行了基于加速度区间判断的坡道识别方法研究;完成了水平道路的加速度比较试验和坡道识别的实车试验,并在此基础上进行了基于坡道识别的换挡规律设计。实车试验结果表明:该方法能够进行坡道识别,并具有简单、实用、高效的优点;这种基于行驶环境识别的控制是未来汽车控制技术发展的方向。

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2010年, 第23卷, 第1期　刊出日期：2010-01-01

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