中国公路学报

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易耀林,刘松玉,朱志铎

中国公路学报. 2010, 23(5): 1-7.

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通过现场试验对比分析了钉形搅拌桩和常规搅拌桩复合地基的路中心分层沉降,并通过三维数值模拟分析了复合地基设计参数对路堤荷载下钉形搅拌桩复合地基沉降的影响。现场试验结果表明:相对于常规搅拌桩复合地基,由于扩大头作用和较高的桩身质量,钉形搅拌桩复合地基中更多的荷载通过桩体传递到下卧层,有效减小了加固区的沉降,但下卧层的沉降有所增加;由于下卧层土质较好,其地表总沉降小于常规搅拌桩复合地基。数值模拟结果表明:扩大头高度、桩长、桩间距和桩身模量是影响地表总沉降的主要因素;扩大头直径、桩间距和桩身模量是影响地表桩土相对沉降的主要因素,提高扩大头高度能有效减小地表总沉降;提高扩大头直径能有效减小地表桩土相对沉降。

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基于静力贯入的土石混填路基压实度确定方法

曹文贵,伍丹,赵明华,罗宏

中国公路学报. 2010, 23(5): 8-15.

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为了建立土石混填路基压实度确定新方法,在研究土石混填路基静力贯入变形力学机理的基础上,将贯入变形视为贯入形成的土石柱压缩变形及柱端沉降两部分,考虑到土石柱及柱端土石体被压缩导致其孔隙率和变形模量变化的特点,引进分级加载的思想,分别提出土石柱压缩变形及柱端沉降的计算方法,从而建立贯入变形与路基初始孔隙率的分析模型;依据静力贯入试验曲线,采用基于自适应的遗传模拟退火优化算法,建立初始孔隙率的反演分析方法;根据初始孔隙率与压实度的关系确定路基压实度,进而建立基于静力贯入的土石混填路基压实度新型确定方法;最后,通过工程实例分析了该方法的合理性与可行性。结果表明:该方法不仅可以确定土石混填路基压实度,而且可确定其他力学参数。

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基于复合粘温曲线的热再生沥青混合料拌和温度研究

纪小平,郑南翔,杨党旗,侯月琴

中国公路学报. 2010, 23(5): 16-21.

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依托深圳市笋岗路的沥青路面热再生工程,测定了不同新、旧沥青掺配比例下的再生沥青粘度,建立并验证了再生沥青的复合粘温曲线;通过拌和模拟试验测定不同工况下再生沥青混合料的最终出料温度,分析得出废旧沥青混合料(RAP)预热及不预热2种工况下的热量传递系数,进而建立并验证了基于热传导的新集料加热温度计算式。结果表明:再生沥青的复合粘温曲线能计算确定任意RAP掺配率的再生混合料的最佳拌和温度,并具有计算简便、试验量小的优点;拌和过程中的热量传递系数与RAP的掺配率及含水量有关,随着掺配率的增大而增大,而随着含水量的增大而减小;基于热传导的新集料加热温度计算式能方便、快速、准确地确定新集料的加热温度,并具有很高的可靠性。

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道路热融雪过程降融同步特性研究

黄勇,高青,刘研,高淳,张忠进

中国公路学报. 2010, 23(5): 22-26.

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针对道路热力融雪问题,开展了3种地热结构道路融雪试验,研究降融同步主动融雪过程不同埋管节距的道路融雪特性和传热特征,分析路面温度、单位面积耗热量和单位流程温差等参数的变化规律。结果表明:采用密距型布置的埋管节距越小,可保持越大的路面无雪率,其融雪能力越强,单位面积耗热量也相应增加,但是单位流程温差增加是有限度的,并非持续增加;采取路面融雪提前预热,可以大大缩短积雪存留时间,有利于实现及时清雪。

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基于时段的沥青路面预防性养护时机与对策一体优化研究

王朝辉,王丽君,白军华,刘延达,王选仓

中国公路学报. 2010, 23(5): 27-34.

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针对以往预防性养护最佳时机与对策多为独立确定,而优化方法适用性也较为薄弱的问题,以预防性养护适宜性为核心,提出预防性养护时段的概念和确定方法;考虑该时段内不同时间与不同对策组合的多种预防性养护方案,建立了基于重构数据包络分析(DEA)方法的预防性养护时机和对策一体优化模型,该模型以预防性养护时段内预防性养护措施的费用为输入指标,以预防性养护措施的耐久性、行驶平顺性、抗滑性、防水、美观和降噪作为输出指标;最后以沧州市某二级公路为例,对该沥青路面预防性养护时段内的5种养护方案进行了优化。结果表明:该沥青路面预防性养护时机与对策最佳的组合方案为第3年不采取措施,第4年采用碎石封层;该方法科学可靠,实用性强,可为道路管理者提供有效决策方案。

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钢-混凝土组合梁加宽混凝土旧桥试验

聂建国,张晓光,樊健生

中国公路学报. 2010, 23(5): 35-43.

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对2根钢-混凝土组合梁加宽混凝土T梁构件进行试验(共分4种弹性工况与1种破坏工况),量测并分析了试件的荷载、挠度、反力及应变,观测了试件的裂缝发展情况。对弹性工况下的挠度、支座反力横向分布规律进行了研究,并对破坏工况下的构件极限抗弯承载力进行了理论分析。结果表明:荷载作用在L/4与L/2处时挠度横向分布规律相同,其分布系数与刚性横梁法、修正刚接梁法计算结果吻合良好;荷载作用在L/4与L/2处时支座反力横向分布规律相同,其分布系数与杠杆法计算结果吻合良好;破坏工况下组合梁与混凝土T梁呈现出典型的弯曲破坏,构件抗弯承载力等于组合梁与混凝土T梁抗弯承载力之和。

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均匀流场串列双矩形断面涡激振动气动干扰试验

刘志文,栗小祜,陈政清

中国公路学报. 2010, 23(5): 44-50.

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针对串列双矩形断面涡激振动气动干扰问题,在均匀流场下,分别对不同间距比D/B、不同阻尼比条件下上、下游矩形断面涡激振动气动干扰效应进行了风洞试验研究,并将上、下游矩形断面涡激振动锁定区间、涡激共振振幅与单矩形断面进行了对比。结果表明:串列双矩形断面竖向涡激振动锁定区间、上游矩形断面扭转涡激振动锁定区间不因上、下游矩形断面间距比及阻尼比的影响而改变,下游矩形断面扭转涡激振动锁定区间随上、下游矩形断面间距比的变化而略有变化;上、下游矩形断面净间距和阻尼比对上、下游矩形断面竖向涡激及扭转涡激共振振幅有影响;对于上游矩形断面竖向和扭转涡激振动,D/B=0.5时干扰效应达到最大,D/B≥4时气动干扰效应可以忽略;而对于下游矩形断面的竖向和扭转涡激振动,D/B=0.5时干扰效应达到最大,D/B≥7时仍存在气动干扰效应,且表现为抑制作用。

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无腹筋GFRP筋混凝土梁抗剪性能试验

张晓亮,屈文俊

中国公路学报. 2010, 23(5): 51-57.

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对一组无腹筋玻璃纤维增强塑料(Fiber Glass-reinforced Plastics,GFRP)筋混凝土梁的抗剪性能进行了试验研究,所有试验梁均为三分点加载,将6根试验梁按有效配筋率分为3组,每组包括1根钢筋混凝土梁和1根GFRP筋混凝土梁,且所有试验梁均为斜拉破坏;分析了试验梁的荷载-挠度关系、裂缝开展及抗剪承载力,并将各FRP筋设计规范或指南的抗剪承载力预测值与试验结果进行对比。结果表明:有效配筋率相同的钢筋混凝土梁和GFRP筋混凝土梁具有相近的抗剪承载力;修正的CAN/CSA-S6-06抗剪承载力预测结果与试验结果符合度最高,而ACI 440.1R-06的预测结果过于保守;建议的FRP筋混凝土梁抗剪承载力公式提高了承载力预测精度。

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车-桥系统在路面随机谱激励下放大效应的归类分析

李炜明,朱宏平,张俊兵,夏勇

中国公路学报. 2010, 23(5): 58-63.

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提出了在路面随机谱激励下,将多个参数变量进行分离,两两组合,并按不同基准对车-桥振动的动力放大效应进行归类分析的方法。建立了考虑路面随机激励的车-桥振动微分方程组,计算了系统中的动力放大系数并赋予其点、线、面的几何意义;定义了路面不平顺谱放大系数,并以响应类型、车速、路面不平顺等级为标准进行了计算、归类分析。结果表明:车-桥系统的动力放大效应总体上随车速及路面不平顺等级的增大而增大;在不同路面不平顺等级下,桥的动力放大系数小于车的动力放大系数;同时,路面不平顺等级显著影响车与桥的动力放大系数;工程上应重视对路面的维护,以减小对桥梁结构的冲击,降低车辆行驶的振动。

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考虑海水冻融和侵蚀耦合作用的混凝土Ottosen强度准则

张峰,李术才

中国公路学报. 2010, 23(5): 64-69.

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为了有效评估海水冻融和侵蚀耦合作用后混凝土的力学性能,通过试验研究了海水冻融和侵蚀耦合作用下混凝土的力学性能退化规律,并基于连续损伤力学和经典破坏准则模型,建立了考虑混凝土干湿循环次数和海水冻融循环次数的Ottosen四参数强度准则,以及不同的冻融循环次数和海水干湿循环作用后混凝土的弹性模量和泊松比退化模型。分析结果表明:随着冻融循环次数和干湿循环次数的增加,混凝土轴心抗压强度、弹性模量逐渐下降,Ottosen强度准则的拉、压子午线纵坐标绝对值减小,混凝土的抗裂性能降低。

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预应力混凝土箱梁桥施工过程中底板崩裂破坏机理分析

项贻强,唐国斌,朱汉华,晁春峰

中国公路学报. 2010, 23(5): 70-75.

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针对悬臂施工预应力混凝土箱梁合龙过程中底板崩裂问题,对其破坏机理和防治措施进行了研究。以某预应力混凝土连续箱梁桥为例,对其施工过程进行模拟,通过考虑材料非线性对底板开裂的过程进行仿真分析,并对底板崩裂的机理进行分析,在此基础上根据规范提出防治措施供设计应用。结果表明:由于合龙束孔道的影响,孔肋为受力最不利区域,在径向力作用下,孔肋的斜裂缝和撕裂裂缝是导致箱梁破坏的主要原因;在今后箱梁设计中,底板横向除应满足抗剪承载力外,孔肋尚需满足最小孔道间距的要求。

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简支变连续法加固混凝土梁桥疲劳试验

胡铁明,黄承逵,陈小锋,梁振宇

中国公路学报. 2010, 23(5): 76-83.

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为了解决简支变连续法加固的混凝土梁桥中,中支座区域承担的活荷载作用相对较大,截面易发生疲劳破坏的问题,以钢纤维自应力混凝土作为加固材料,研究了加固后结构体系的疲劳性能。将已有损伤的简支梁加固为两跨连续梁进行疲劳试验,并与简支阶段无损伤的连续梁进行了对比。结果表明:两跨连续梁的破坏均为跨中受拉钢筋疲劳破坏所致,而中支座区域表现有良好的抗疲劳性能;用钢纤维自应力混凝土加固的中支座区域具有较好的抗疲劳性能,且因其承担内力较大的缘故,简支梁损伤程度对加固后结构体系的疲劳性能影响不显著。

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内置式钢锚箱索塔锚固区受力机理分析

郑舟军,田晓彬,余俊林,旷新辉,魏奇芬

中国公路学报. 2010, 23(5): 84-89.

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针对内置式钢锚箱索塔锚固区的构造特点,采用简化力学模型,根据变形协调关系对斜拉索竖向力和水平力在索塔锚固区上的分配进行理论分析,并与索塔锚固区足尺节段模型试验实测结果和有限元计算结果进行对比验证。研究结果表明:钢锚箱承担了大部分的斜拉索水平力,有助于防止或减小混凝土塔壁开裂; 混凝土塔壁承担了大部分的竖向力,可避免竖向力在钢锚箱底部叠加而形成应力集中;内置式钢锚箱的引入能改善索塔锚固区的受力状况,是大跨度斜拉桥较合适的锚固形式。

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基于元胞自动机模型的快速公交信号优先仿真研究

杨远舟,毛保华,张建鹏,高利平,陈绍宽

中国公路学报. 2010, 23(5): 90-95.

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为了在提高公交运行效率的同时尽可能降低对社会车辆的干扰,以速度随机慢化(VDR)模型为基础,建立了快速公交信号优先仿真模型和评价指标,同时针对快速公交在十字交叉口绿灯延长和红灯早断的2种信号优先策略,模拟开放边界条件下社会车流受到快速公交信号优先的影响。结果表明:在信号周期不变时,合理调节快速公交信号优先的最大绿灯延长时间和最大红灯早断时间参数,可有效减少快速公交在交叉口的延误、排队长度以及停车次数,同时可将对社会车辆的影响控制在合理的范围内。

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基于车道的单点交叉口公交被动优先控制模型

马万经,杨晓光

中国公路学报. 2010, 23(5): 96-101.

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为解决公交优先控制策略优化中信号控制与车道功能划分的相互影响问题,从车道功能-信号控制组合优化的角度,基于通用的双环结构,提出以交叉口公交车延误和交叉口社会车流延误为目标的基于车道的单点交叉口公交被动优先控制多目标优化模型。给出了包括车道数、信号配时参数等一组约束条件以确保信号控制及车道功能划分解的可行性和交叉口的安全。运用第2代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对多目标优化模型进行了求解,并对一个实际交叉口进行了算例分析。结果表明:NSGA-Ⅱ具有较好的收敛性,且能够均匀地逼近模型的Pareto最优前沿的各部分;与传统的Webster方法相比,该公交被动优先控制模型在降低公交车流车均延误和社会车流车均延误综合性能指标上表现较好,并能够给出多目标条件下车道功能划分和信号配时的Pareto解集。

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基于模糊界定的农村公路综合测度模型

马忠英,杨琦,周伟

中国公路学报. 2010, 23(5): 102-106.

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针对农村公路发展综合测度问题,分析了农村公路发展的影响因素,构建了包括城镇化率、人均GDP等11项指标在内的评价指标体系,并构造了基于模糊界定的农村公路综合测度模型,然后采用模糊综合评判法计算了测度结果;将模型应用于青海省某市,得出该市农村公路综合测度值为72.46,处于中等状态。应用结果表明:基于模糊界定的农村公路综合测度模型,能较好地反映农村公路发展综合情况,在复杂评价方面具有广泛应用前景。

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混合动力汽车用镍氢电池组散热性能仿真与试验

秦大同,梁昌杰,杨亚联,陈方元

中国公路学报. 2010, 23(5): 107-112.

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为了解决混合动力汽车用镍氢电池使用过程中温升过高,电池组各模块温差大,影响电池组的充放电性能和使用寿命的问题,根据传热学的质量、动量和能量守恒定律建立镍氢电池组的三维非稳态散热模型,采用计算流体力学方法,数值模拟分析了镍氢电池组的流场和温度场;进行了混合动力汽车行驶工况下镍氢电池组的充放电试验和温度场测量,提出了镍氢电池组散热系统的优化方案并进行了优化方案散热效果的仿真分析。结果表明:仿真分析结果与试验结果具有较好的一致性,所建流场和温度场模型是合理的;优化方案可实现镍氢电池组的良好散热,有效降低温升和电池模块之间的温差,从而满足混合动力汽车对电池组的使用要求。

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大客车正面碰撞的仿真及改进研究

申福林,邓景涛,谢旭良,孙治华

中国公路学报. 2010, 23(5): 113-118.

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以某6120型大客车为研究对象,基于UG、ANSYS/LS-DYNA等仿真软件平台及有限元分析理论,建立了车身结构有限元模型。根据大客车车身结构特点,进行了初始速度为50 km·h^-1的正面碰撞有限元模拟仿真研究,得到了正面碰撞的车身结构变形。针对驾驶区压溃严重,驾驶员生存空间变小的情况,对前部车身骨架及底架结构进行了一定的改进设计。仿真结果表明:改进后驾驶区的变形适度减小,质心加速度和驾驶员座椅处典型测点的加速度最大值都有所减小,改进设计取得了一定的成效;该改进方法对大客车车身结构正面碰撞的安全性设计及后续的相关研究具有参考和应用价值。

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车辆自动驾驶系统纵向和横向运动综合控制

冀杰,李以农,郑玲,赵树恩

中国公路学报. 2010, 23(5): 119-126.

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为提高车辆自动驾驶系统的运动性能,基于模糊逻辑和滑模控制理论设计了一种车辆纵向和横向运动综合控制系统。该控制系统通过对前轮转向角度、发动机节气门开度、制动液压及主动横摆力矩进行协调控制,使车辆能够以期望速度在理想道路轨迹上行驶,并提高车辆在行驶过程中的操纵稳定性。仿真结果表明:纵向和横向运动综合控制系统能够提高车辆在不同行驶工况下的跟踪性能和运动性能,在车辆自动驾驶过程中是有效的。

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2010年, 第23卷, 第5期　刊出日期：2010-09-01

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