中国公路学报

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陈昌富,周志军

中国公路学报. 2010, 23(3): 1-9.

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针对路堤荷载下水平加筋体与散体材料桩复合地基的极限承载力计算问题,分析了水平加筋体、路堤和地基之间的相互作用,得到了三者的作用力关系以及速度关系;研究了散体材料桩对地基承载力的影响,得到了考虑桩体置换率、地基土固结度影响的复合地基土体强度指标的计算公式;根据极限分析理论,从能量平衡角度推导出了地基极限承载力计算公式;对实际路堤工程设计计算进行了研究,搜索出最危险滑动面以及路堤极限高度。最后,通过工程实例,对比了路堤极限高度计算值和实测值,并分析了筋材极限强度发挥系数、固结度等因素对地基极限承载力的影响。结果表明:计算值与实际情况很接近,结果较为理想。

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基于双曲线拟合法的超载预压卸荷沉降速率标准研究

杨涛,张文彦,李国维,韩东晓

中国公路学报. 2010, 23(3): 10-14.

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基于双曲线拟合法,推导出恒载下地基沉降速率与剩余沉降之间的关系式、剩余沉降与工后沉降之间的关系式,据此建立了超载预压卸荷沉降速率标准的计算公式,并给出公式中相关参数的确定方法,最后对一个工程实例进行了分析。结果表明:沉降速率标准不仅取决于允许的工后沉降,还与土体固结性质、路面设计使用年限和超载量引起的地基最终沉降有关;超载预压时按该建议的沉降速率标准卸荷,控制的工后沉降非常接近允许值,证明了该沉降速率标准公式的正确性。

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基于四参数方程的细粒土全压实特性研究

陈渊召,李振霞,付新元

中国公路学报. 2010, 23(3): 15-21.

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系统研究了细粒土的压实干密度和饱和度随含水量变化的全压实曲线,由土的三相比例指标与换算指标之间的关系推导出细粒土全压实曲线四参数方程,并将方程参数与土体物理力学性质指标建立起量化关系。结合3种细粒土,通过3种击实功条件下的击实试验和基本物理性质试验,研究该方程对不同击实功条件下建立的全压实曲线簇的适用性。结果表明:四参数方程能较好地拟合落锤法击实方式全压实曲线,而且能够预测不同击实功下的全压实曲线,得到各参数与土的物理力学性质的关系。

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连续配筋混凝土路面早期力学响应现场测试与分析

左志武,张洪亮,王衍辉

中国公路学报. 2010, 23(3): 22-28.

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为了确定环境荷载作用下连续配筋混凝土路面(CRCP)力学分析模型中的边界条件,对环境荷载作用下CRCP的早期应力、应变进行测试。将应变计植入无应力瓦中测试混凝土与应力无关的应变,将应变计纵向埋入CRCP不同深度处测试混凝土的总应变、钢筋的应变、混凝土的膨胀系数以及凝结时的温度和应变,并计算出混凝土的应力。结果表明:在进行环境荷载作用下CRCP应力、应变分析时,混凝土与钢筋不是完全粘结的,裂缝处不能采用固定或自由边界条件,测试出的裂缝处钢筋的应力可以直接体现在裂缝处边界条件中;路面开裂时混凝土的应力与直接拉伸强度比较接近。

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基于复合材料细观力学模型的沥青混凝土弹性模量预测

朱兴一,黄志义,陈伟球

中国公路学报. 2010, 23(3): 29-34.

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针对目前预测沥青混凝土弹性模量的主要方法(基于宏观层面的试验法和经验法)均未能反映其细观结构的问题,基于复合材料细观力学方法建立了沥青混凝土多相的2层嵌入式细观力学模型,求解得到单夹杂复合材料的2个弹性常数(弹性模量和剪切模量);结合多步骤方法,即将各档粒径集料与空隙逐一投入,然后进行均匀化,得到多夹杂复合材料弹性模量,并与试验值进行对比。结果表明:预测结果与试验结果基本相同;该方法能够反映各组成材料在沥青混凝土中所起的力学作用;沥青混凝土的空隙率、沥青胶浆的弹性模量对沥青混凝土的弹性模量有重要影响。

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走滑活断层对公路的致灾机理研究

邓龙胜,范文,彭建兵,熊炜

中国公路学报. 2010, 23(3): 35-41.

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为了研究公路穿过走滑活断层时的变形、受力机理和破坏特征,建立了有限元地质模型,分析了活断层的走滑位移、活断层带宽度以及活断层与公路夹角等变化的影响效应;并在此基础上,研究走滑活断层环境下公路的破坏模式,提出了公路变形、受力的结构力学求解方法。结果表明:走滑断层带的公路在横向发生弯曲变形,公路两侧的边缘在纵向处于拉、压的受力状态;活断层走滑位移的变化,只改变公路变形和受力的大小,不改变其分布特征;活断层与公路夹角以及活断层带宽度的变化,不改变公路变形和受剪的整体范围,但是对公路变形和剪应力分布特征有较大影响;根据走滑活断层环境下公路的变形和受力特征,可以将其破坏模式总结为剪断破坏和拉-张破坏。

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四渡河峡谷大桥桥位风的湍流特性实测分析

庞加斌,宋锦忠,林志兴

中国公路学报. 2010, 23(3): 42-47.

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结合位于鄂西山区的四渡河峡谷大桥的抗风设计研究,在桥位现场用超声风速仪实测脉动风速时程数据,分析山区深切峡谷风的湍流特性。基于10 min平均时距划分子样本,统计分析峡谷桥位的风速、风向、阵风因子、湍流度、积分尺度和功率谱密度函数。结果表明:该桥所在的山区深切峡谷地形导致风的湍流脉动强度明显增大,表征涡旋大小的湍流积分尺度减小;湍流度随平均风速的增大而减小,积分尺度随平均风速的增大而增大;由实测数据拟合的山区峡谷功率谱密度函数模型存在低频迟滞区,山区峡谷风的湍流特性与规范推荐模型有较大差别。

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钢筋混凝土桥墩塑性铰区约束箍筋用量研究

孙治国,王东升,杜修力,司炳君,郭迅

中国公路学报. 2010, 23(3): 48-57.

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为了研究钢筋混凝土桥墩的延性配箍要求,总结了中、美、欧主要桥梁抗震设计规范对延性桥墩塑性铰区最低约束箍筋用量的规定,结合美国PEER柱抗震性能试验数据库、日本Kawashima实验室和部分中国的试验数据,整理了234根桥墩的拟静力试验数据;建立了桥墩极限位移角与位移延性系数、曲率延性系数的对应关系,讨论了中、美、欧主要桥梁抗震设计规范约束箍筋用量及构造措施对保证桥墩延性的可靠性;在此基础上分别以2％和3％极限位移角为延性目标,通过回归分析建立了具有85％保证率的桥墩塑性铰区约束箍筋用量计算公式;通过一个设计实例将建议公式与各国规范进行了对比。结果表明:该公式适用于剪跨比在3~10范围内的普通及高强混凝土桥墩,既可保证高轴压下桥墩延性抗震能力,又可保证低轴压下配箍要求不过于保守。

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支架现浇大曲率斜拉桥初始索力确定方法

张柳煜,刘来君,杨利峰

中国公路学报. 2010, 23(3): 58-63.

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为确定支架现浇大曲率斜拉桥在恒载作用下的初始索力,以主梁及索塔的弯曲、拉压和扭转应变能之和作为目标函数,考虑位移、弯矩、索力等多种约束条件,结合有限元模型确定全桥各单元内力、位移的高阶影响矩阵,并运用MATLAB中有效集法求解目标函数,从而得出了初始索力。实桥应用结果表明:该方法对支架现浇大曲率斜拉桥有良好的适用性,精度满足工程要求且应用简便,实用可靠,易于推广。

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混凝土结构早期非均匀收缩试验

黄海东,向中富,郑皆连

中国公路学报. 2010, 23(3): 64-69.

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针对箱梁截面非均匀收缩现象开展了模型试验研究,试验中考虑了混凝土配合比及理论厚度等因素。采用以非线性湿度扩散理论为基础的的有限元分析方法,对试验模型进行了仿真分析。试验结果及理论分析均表明:混凝土箱型截面不均匀收缩现象是显著的,模型截面上、下缘应变差占轴向收缩应变的13％～18%;造成混凝土截面不均匀收缩的原因是截面各部位厚度存在差异,使得内湿度变化率不同,在收缩过程中截面各部位存在变形差,导致结构在发生轴向收缩的同时,还将发生挠曲变形。

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复杂条件下隧道衬砌结构安全性评价

王华牢,李宁

中国公路学报. 2010, 23(3): 70-75.

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为了深入探讨浅埋、大跨度、偏压等复杂条件下公路隧道衬砌结构的安全性,结合卧龙岗隧道左线出口段浅埋偏压、边坡滑动以及断裂带等不利因素,对可能出现的隧道结构安全问题进行了分析论证;通过分析围岩位移稳定性、边坡稳定性以及衬砌结构受力情况,对隧道二衬的安全性进行了全面评价。结果表明:卧龙岗隧道围岩位移基本趋于稳定,边坡处于稳定状态,隧道出口段整体是安全稳定的;该评价结果为隧道后期的安全运营提供了可靠依据。

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海底隧道半横向通风孔物理模型试验

王亚琼,谢永利,刘洪洲,任锐

中国公路学报. 2010, 23(3): 76-82.

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为了研究半横向通风送、排风孔形状和大小对隧道通风的影响,建立了港珠澳大桥海底隧道半横向通风孔物理模型;通过测试分析,研究了隧道内风量与风道内风量的关系以及不同风孔大小对隧道及风道静压的影响规律。结果表明:在相同通风动力下,送、排风孔面积越小越有利;在相同排风孔过风面积下,较高排风动力对应的通风效率较小;当变化风孔类型时,在送风段,风孔面积对风道内静压影响比较明显,在排风段,风孔形状对风道内静压影响比较明显。

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基于交通流稳定距离的多车道信号平交口安全间距分析

马永锋,项乔君,陆键

中国公路学报. 2010, 23(3): 83-88.

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在分析多车道公路信号平交口间路段交通流运行特征的基础上,提出了基于交通流稳定距离的平交口安全间距分析方法。利用交通冲突率在路段上的分布趋势,验证了以C_V(车速标准差变异系数)值作为间接安全评价指标的有效性;在仿真环境下,分析了交通量、信号周期、转向交通量比例、货车比例对C_V值分布的影响;对典型环境下C_V值的分布进行了曲线拟合,从而确定了各接入类别多车道公路的交通流稳定距离;结合平交口上游功能区的长度,给出了信号平交口最小安全间距的推荐值。结果表明:从交通流角度分析平交口间距是可行的,多车道公路信号平交口最小安全间距可表示为交通流稳定距离与平交口上游功能区长度之和。

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用于智能交通的运动车辆跟踪算法

高韬,刘正光,岳士宏,张军

中国公路学报. 2010, 23(3): 89-94.

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为提高车辆跟踪的准确性,满足智能交通监控的需求,采用样本车型模板结合尺度不变特征变换(SIFT)算法匹配检测车辆位置,并将模板大小与车辆尺度变化联系起来,根据特征向量距离最终获得车辆准确区域;采用结合均值漂移的粒子滤波算法对车辆进行跟踪,根据跟踪尺度改变跟踪窗口大小,并通过独立粒子滤波建立了多运动车辆之间的数据关联。实际道路测试结果表明:该算法的车辆检测准确率达到90%以上,特征粒子在后续跟踪过程中状态稳定,漂移在跟踪窗口外的粒子数都保持在10%以下。

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进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法

卢凯,徐建闽,李轶舜

中国公路学报. 2010, 23(3): 95-101.

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针对进口单独放行的信号相位设计方式,遵循绿波带宽度最大化设计理念,利用干道协调控制中的时距分析方法,给出了进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制数解算法。通过优化选取各交叉口的信号相序组合,确定干道交叉口的最佳公共信号周期与相位差取值,计算不同干道行驶方向的绿波带宽度。分析结果表明:与进口对称放行方式下的数解算法相比,进口单独放行方式下的数解算法能使理想交叉口间距取值具有更大的选取空间,更适合于对交叉口间距不齐的多个干道交叉口进行绿波协调控制;进口单独放行方式下的干道双向绿波协调控制方法能够获得较好的控制效果,特别是对于交叉口间距参差不齐的干道交通条件同样具有较强的适应性。

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基于无线传感网络的单点自组织信号控制方法

郭海锋,张贵军

中国公路学报. 2010, 23(3): 102-107.

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为了解决传统环形感应线圈采集交通数据相对有限,已有交通信号配时方法不利于疏导拥挤交通流的问题,以无线传感网络采集到的交通数据为基础,提出了一种实时获知各股车流请求绿灯通行权急迫程度的计算方法,确定下一次发放绿灯通行权时应优先放行的车流;以拥挤流向放行车辆数最大为目标,从设计的候选车流组合集合中选择即将优先放行的车流所在的车流组合,根据设计的基于无线传感网络的自组织交通信号控制方法,为选择的车流组合分配绿灯时间;最后利用VISSIM软件对上述方法进行了仿真测试。结果表明:提出的方法改变了常规的控制模式,对快速疏导拥挤方向的车流较为有效。

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轿车车顶压溃仿真与结构耐撞性研究

潘锋,朱平,章斯亮

中国公路学报. 2010, 23(3): 108-114.

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参照美国FMVSS 216和SAE J996标准,对某轿车车顶进行了准静态压溃和整车跌落的仿真研究,提出了准静态压溃和整车跌落下的车顶强度评价方法,分析了车顶作用力与压溃深度的关系以及整车应力分布情况,并对主要力承载结构进行耐撞性研究,提出基于碰撞吸能的改进方案。结果表明:改进后车顶抗变形能力提高了24%,车顶最大变形量减小了34 mm,并且零件质量减轻3.45 kg,该仿真方法为开展车顶强度方面的研究提供了借鉴。

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湿式离合器动态接合特性的仿真与试验

张志刚,周晓军,沈路,李永军

中国公路学报. 2010, 23(3): 115-120.

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根据湿式离合器接合过程特点,应用平均雷诺方程和粗糙表面弹性接触模型对湿式离合器接合过程建立了有效数学模型。利用Runge-Kutta方法对模型求解,分别研究了摩擦衬片渗透性、润滑油粘度、接合压力、动静摩擦因数特性等因素对接合过程中转矩响应、粘性转矩峰值、锁止处转矩峰值和接合时间的影响规律,并通过试验验证了模型的正确性和有效性。仿真与试验结果表明:增大摩擦衬片渗透性或接合压力,可以加快转矩响应,缩短接合时间;增大润滑油粘度,可以减慢转矩响应,缩短接合时间;减小摩擦副的动静摩擦因数差值,可以减小锁止处转矩峰值。

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轮式装载机热源系统空气场特性分析

秦四成,王雪莲,秦司南,吴兆君

中国公路学报. 2010, 23(3): 121-126.

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为解决某轮式装载机各系统工作液体温度过高的问题,针对装载机热源系统(机罩内部)空气场进行计算机仿真,研究其空气流场和温度场的工作特征,并与试验值进行比较;对机罩部位提出6种改进方案,对比分析后选出最优方案。结果表明:原结构存在流经散热器模块高温空气回流现象,影响系统散热效果;改进后的结构能有效提高冷却空气载热能力,提高各散热器散热效率,防止工作液体温度过高,降低散热器结构尺寸,对于降低能源消耗等具有实际意义。

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2010年, 第23卷, 第3期　刊出日期：2010-05-01

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