中国公路学报

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徐超,石志龙

中国公路学报. 2011, 24(3): 1-7.

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采用大型结构面剪切仪进行了循环荷载作用下土工格栅与砂土的直剪试验,研究了法向循环荷载特征对土工格栅与石英砂界面剪切特性的影响。循环荷载的波形取余弦波、三角波、方形波3种,频率分别为0.01、0.05、0.1、0.5 Hz,振幅选择25、50、75、100 kPa四种。分析结果表明:法向循环荷载波形控制了剪应力的变化规律,但对界面的峰值剪应力影响不大;频率和振幅对界面剪应力有显著的影响,峰值剪应力随频率的增大而减小,随振幅的增大而增大;频率和振幅对砂土体积应变的影响明显,随着频率和振幅的增加,石英砂的体积应变由剪胀向剪缩过渡。

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大孔隙空心块石层对流及降温过程试验

钱进,俞祁浩,蒋自强,谷伟,游艳辉

中国公路学报. 2011, 24(3): 8-15.

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利用高精度微风速探测仪,通过室内模型试验首次获得了在大孔隙空心块石层内由温差引起的空气流速,并对空心块石层内的对流过程、降温过程及其相互关系进行了详细分析,而后结合实体工程分析了该措施的降温效能及优越性。结果表明:空心块石层降温效能突出且降温迅速,放热时间和吸热时间基本相当;空心块石层中对流速度显著,高达0.12 m·s^-1,受到温度差异影响,在稳定区前后对流速度存在差异,最大相差0.023 m·s^-1;温差是自然对流的驱动力,自然对流引起降温过程;不同传热方式及强度引起温度非对称性变化;对流速度和温差具有线性相关性,对流的发生存在起始温差;通过实体工程证实,空心块石层的降温效能相当突出,在1年中原冻土上限附近降温幅度达到0.3 ℃,路基内降温深度达到10 m。

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填方路基压实质量的电阻率成像诊断试验

赵明阶,何叶,荣耀,黄卫东

中国公路学报. 2011, 24(3): 16-21.

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为了更好地诊断路基质量状况,以山区道路建设中常见的土石混填路基为例,制作了路基内存在空洞、不均匀体以及不密实区3种不同病害的路基模型,采用电阻率成像检测法对病害模型进行了诊断测试,并对预设病害区域与电阻率成像诊断结果进行对比分析。结果表明:当路基内存在病害区域时,在路基的电阻率图像中会产生一个电阻率异常变化区域与之对应;预设病害区域的位置与电阻率异常变化区具有良好的对应关系,不同类型病害的电阻率异常变化幅度也不一致;采用电阻率成像诊断方法对路基压实质量进行检测和病害诊断是可行的。

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不同沥青体分比环氧树脂沥青混合料的断裂性能

闵召辉,张占军,黄卫

中国公路学报. 2011, 24(3): 22-28.

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采用0.250、0.400、0.500、0.571四种不同沥青体分比的环氧树脂沥青及AH-70普通沥青、SBS改性沥青制成混合料试件模型,进行-25 ℃、-15 ℃、-5℃和5 ℃温度下的半圆形直裂缝试件三点弯曲对比试验,并通过扫描电镜进行环氧树脂沥青固化物微观结构形态分析。研究结果表明:3种沥青混合料的断裂性能与锯缝深度关系呈现相同的趋势;沥青体分比大于0.400时,环氧树脂沥青混合料断裂性能随着沥青体分比的提高而大幅度降低,但均高于AH-70普通沥青混合料;SBS改性沥青混合料的断裂性能基本与沥青体分比为0.500的环氧树脂沥青混合料相当;沥青体分比为0.571时,环氧树脂沥青混合料断裂性能与温度的关系表现和AH-70普通沥青混合料相似;扫描电镜及断裂机理分析显示,环氧树脂沥青的相逆转临界沥青体分比为0.500。

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坝式路堤涵洞及附属泄洪设施蓄水增量计算方法

高维隆,支喜兰,唐占虎,杨晓华,赵学艺

中国公路学报. 2011, 24(3): 29-35.

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根据坝式路堤设计的库容特性,考虑库区蓄水、存水损失、泄洪需要,运用蓄水增量法,对坝式路堤涵洞及附属泄洪设施设计进行了水文分析,给出了坝式路堤涵洞及附属泄洪设施免建、缓建或与坝式路堤同期建设方案的确定方法,得到了坝式路堤具有蓄水坝功能的年限计算方法。结果表明:该方法对干旱、半干旱地区坝式路堤涵洞及附属泄洪设施的设计具有参考价值。

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后浇UHTCC加固既有混凝土复合梁的弯曲控裂性能

徐世烺,王楠

中国公路学报. 2011, 24(3): 36-43.

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对不同厚度的既有普通混凝土梁体受弯一侧浇筑超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)制成定截面复合梁,通过四点弯曲试验对2种材料结合后的整体工作性能,以及UHTCC层作为外浇层对表面裂缝的分散和限制能力进行试验研究。通过平截面假定法和平衡方程,采用受约束的混凝土受拉本构模型,推导计算了复合梁整体受力过程中不同阶段的极限承载力。结果表明:通过纤维的桥联和应力传递作用,UHTCC层能有效控制裂缝的生成和扩展,并将上层混凝土中出现的单条宽裂缝分散成多条细密裂缝;UHTCC层的加入提高了复合梁的承载能力,限制了混凝土裂缝的开展,增强了整体延性;受拉一侧UHTCC所占的比例越大,复合梁中点挠度越大,极限弯曲强度越高;混凝土强度等级越高,UHTCC层对复合梁前期强度影响越小,但后期整体韧性改善依旧显著;极限承载力计算值与实测值符合较好。

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钢板-混凝土空心组合桥面板疲劳性能试验

杨勇,曾苏生,薛建阳,聂建国

中国公路学报. 2011, 24(3): 44-50.

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对7块钢板-轻骨料混凝土空心组合桥面板和2块钢板-普通混凝土空心组合桥面板进行了疲劳试验研究,主要考察了疲劳荷载作用下组合板中钢管的布置形式、疲劳荷载幅值、疲劳荷载上下限、疲劳加载次数及混凝土材料特性5个关键因素对空心组合桥面板疲劳破坏形态、疲劳刚度退化、疲劳动力响应及疲劳强度等疲劳性能的影响。结果表明:2种钢管布置形式的空心组合桥面板的疲劳破坏形态都是底部钢板发生疲劳断裂导致整体失效破坏;组合桥面板疲劳循坏加载次数主要由疲劳荷载幅值控制,与疲劳荷载上限关系不明显;钢板-普通混凝土组合桥面板疲劳性能优于钢板-轻骨料混凝土组合桥面板;组合桥面板疲劳破坏主要是由于底部钢板疲劳断裂破坏所致,在组合桥面板中未发现组合桥面板组合作用的明显疲劳破坏现象;组合桥面板疲劳寿命计算主要为底部钢板疲劳强度计算,可以采用基于疲劳荷载幅值方法所建立的钢结构疲劳寿命理论进行计算。

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串列双流线型断面涡激振动气动干扰试验

刘志文,陈政清,栗小祜,周帅,吕建国

中国公路学报. 2011, 24(3): 51-57.

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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、下游流线型断面涡激振动气动干扰进行了风洞试验研究,并将上、下游流线型断面涡激振动锁定区间、涡激振动振幅与单流线型断面进行了对比。结果表明:上、下游流线型断面涡激振动锁定区间不因D/B及阻尼比的影响而改变,上、下游流线型断面D/B和阻尼比对其涡激振动振幅有影响;上游断面涡激振动气动干扰效应主要受D/B的影响,当D/B≤3时,对上游断面涡激振动的干扰效应表现为增大效应;当D/B>3时,对上游断面涡激振动的干扰效应可忽略;下游断面涡激振动气动干扰效应主要受上游断面涡激振动振幅影响,当上游断面振幅较大时,其对下游断面干扰效应主要表现为抑制作用;当上游断面振幅较小时,其对下游断面干扰效应则表现为增大效应;随着双幅断面间距增加,干扰效应逐渐减弱。

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钢筋混凝土桥墩破坏模式识别方法

刘鸣,陆本燕,刘伯权

中国公路学报. 2011, 24(3): 58-63.

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鉴于破坏模式对钢筋混凝土桥墩抗震加固和基于性能的抗震设计中性能目标量化的重要性,根据钢筋混凝土桥墩的破坏特点和破坏模式,统计分析各国钢筋混凝土桥墩抗震试验资料。基于钢筋混凝土桥墩抗剪需求和能力的关系,对混凝土强度f^′_c、纵筋配筋率ρ_l、体积配箍率ρ_v、规则化的纵筋配筋率、规则化的体积配箍率、轴压比、剪跨比a/h₀和规则化的箍筋间距进行双参数相关分析和偏相关分析,确定各因素与桥墩塑性铰区抗剪需求与能力比值V_p/V_n的相关程度。研究结果表明:以ρ_l≤2.173%、a/h₀≥3.880、V_p/V_n=0.7作为钢筋混凝土桥墩弯曲破坏模式的判别条件,以V_p/V_n＞1.0且a/h₀≤1.865作为剪切破坏模式的判别条件,以1.865≤a/h₀≤3.880作为弯剪破坏模式的判别条件是合理的。

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CFRP索大跨斜拉桥的非线性地震响应控制分析

周士金,刘荣桂,蔡东升,陈妤,邓程远

中国公路学报. 2011, 24(3): 64-71.

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为探讨碳纤维增强塑料(CFRP)索斜拉桥与普通钢索斜拉桥的地震响应控制优劣性,基于现有试验,以苏通长江公路大桥为参考建立有限元模型,采用等轴向刚度准则换索,并在墩梁、塔梁处设置弹性连接装置和阻尼器作为减震装置;基于弹塑性抗震理论和地震响应分析结果,通过对目标函数作参数敏感性分析,获得不同配索斜拉桥对应于各减震装置的合理设计参数,并比较2种索斜拉桥减震控制的优劣。结果表明:选取相同减震设计参数时,CFRP索斜拉桥可获得较优的减震效果;阻尼器的减震效果比弹性连接装置更优,尤其在内力控制方面。

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日照作用下钢管混凝土桁拱温度场实测研究

陈宝春,刘振宇

中国公路学报. 2011, 24(3): 72-79.

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通过对一座钢管混凝土桁拱肋截面布置温度测点并在现场布置小型气象站,进行了拱肋截面温度场的测试及气象资料的采集,对各弦管的温度分布进行了分析,并应用有限元法分析了各弦管的平均温度以及由此引起的温度应力。结果表明:桁拱各弦管的温度分布中,在与太阳升落方向平行的系列上,上、下弦管温度分布相近;在与太阳升落方向垂直的系列上,左、右弦管的温度分布接近;桁拱各弦管的温度分布及平均温度与单圆管接近,实际分析中可按单圆管来考虑;桁拱各弦管之间的平均温度相差较小,由其引起的温度应力也较小,弦管与腹管的温差对弦管和腹管的应力影响均较小,实际计算中可不考虑。

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基于动量定理的汽车单次三维碰撞运动状态参数计算模型

裴玉龙,曹弋,付川云

中国公路学报. 2011, 24(3): 80-85.

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为了给汽车单次三维碰撞事故的碰撞车速推算提供算法,并为汽车运动轨迹再现提供初始条件,在借鉴已有的二维碰撞运动状态参数计算模型的基础上,将碰撞冲量推广至三维空间。以动量定理为理论基础,结合PC-Crash事故再现软件的碰撞分析方法,提出了汽车三维运动临界条件,推导了汽车三维运动状态参数计算模型。以实际事故案例为研究对象,将基于上述模型开发的事故再现分析系统的计算结果与PC-Crash软件计算结果进行了对比,并将事故再现分析结果与实际案例中车辆翻滚方式进行了对比。结果表明:所提出的汽车单次三维碰撞运动状态参数计算模型能够有效计算汽车三维碰撞速度参数与角速度参数。

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城市快速路苜蓿叶互通立交的通行能力模型

臧晓冬,周伟

中国公路学报. 2011, 24(3): 86-92.

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分别建立了城市快速路苜蓿叶互通立交合流影响区、分流影响区、交织区的端部外侧车道交通量预测模型和车头时距分布模型,根据实测数据标定了快速路苜蓿叶互通立交各区域的通行能力模型;综合上述模型建立了苜蓿叶互通立交整体通行能力计算模型,应用该模型确定了苜蓿叶互通立交的通行能力,并应用仿真方法进行了验证。结果表明:所建立的模型为研究快速路互通立交的通行能力提供了理论基础。

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BRT车站组的线路停靠组合优化模型

林培群,徐建闽

中国公路学报. 2011, 24(3): 93-98.

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为了缓解公交车辆进入单车道快速公交(BRT)车站容易出现排队的问题,提出了BRT车站组的线路停靠组合优化模型。首先基于排队论推导出BRT车辆进站不发生排队的概率模型,然后以最小排队概率为目标,提出整个车站组的线路停靠混合整数规划模型,并针对该模型的求解分别给出了一种基于分布式并行搜索的全局最优解算法和一种基于贪心策略的次优解快速算法;最后通过算例计算出广州市某个典型BRT车站组的线路停靠最优方案,利用VISSIM软件对优化方案及现有方案进行了多次仿真。结果表明:所提出的方法能够有效缓解公交车辆的进站排队现象。

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基于急救时间的直升机高速公路救援网络布局方法

王太,石琼,姜彩良

中国公路学报. 2011, 24(3): 99-103.

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针对目前直升机应急救援在高速公路救援领域研究薄弱的问题,从直升机在高速公路应急救援布局选址原则入手,基于医学上高速公路交通事故最佳急救时间及中国现实国情,采用聚类分析法分2步对直升机高速公路救援网络布局进行建模;在此基础上,利用2007年安徽全省23对服务区的相关数据,将全省按地形分为皖北、皖中、皖南3个区域分别测算,最终确定全省8对布设直升机的高速公路服务区及其具体点位。研究结果表明:这一布局能够有效保证安徽省高速公路网内任何一点在15~30 min内均获得航空救援服务,并保证救援用直升机服务于其基点服务区120 km半径的范围。

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基于双模式执行器的商用车自适应巡航控制系统

王建强,杨波,张德兆,李升波

中国公路学报. 2011, 24(3): 104-112.

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为实现商用车自适应巡航控制(ACC)系统的功能,开发了双模式制动执行装置和电子油门控制装置,即基于高速开关阀的商用车气压电控辅助制动系统和双模式油门控制系统,可以实现驾驶员和ACC系统的协同切换控制。在此基础上,以某商用车为对象,设计了ACC系统,结合比例-积分控制器和Smith预估补偿器设计了ACC的下位控制算法。结果表明:该ACC系统速度稳态跟踪误差小于1 m·s^-1,距离稳态跟踪误差小于1.5 m;同时油门执行器和制动执行器具有安装方便、与原车电子油门及气压制动系统兼容性好的优点。

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轿车铝合金发动机罩板的轻量化设计与可制造性分析

朱平,孟瑾,喻明,冯奇,周庆伟

中国公路学报. 2011, 24(3): 113-120.

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为了将铝合金零件的综合力学性能纳入初始设计范畴,提出了一套结构优化设计方法。通过建立某款轿车发动机罩板的有限元模型,选择铝合金材料替换原有钢材料,以罩板综合性能为约束,结合优化设计方法,考虑板材的成形性因素,基于原始钢结构空间布局进行全新设计。结果表明:铝合金罩板在满足结构性能要求和可制造性的前提下可实现减轻质量47.1%,为初始设计阶段的铝合金罩板轻量化设计提供了一套可借鉴的方法。

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液压破碎锤系统建模与仿真

杨国平,王仁亮,陈博,高军浩

中国公路学报. 2011, 24(3): 121-126.

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为分析液压破碎锤的动态性能,以YC70型液压破碎锤为研究对象,在系统分析其工作原理的基础上,建立了液压破碎锤的非线性数学模型,利用编制的仿真程序进行计算,并将仿真结果与实测结果进行对比。结果表明:仿真结果与实测结果的误差在2%以内,从而验证了数学模型与仿真程序的准确性;液压破碎锤工作过程中,冲击活塞始终处于剧烈的变速运动状态,其加速度可达623.9 m·s^-2,最大速度可达7 688 mm·s^-1;换向阀亦处于高频换向状态,换向阀芯在运动过程中受力有较大波动,而且2个极限位置与阀体有较强烈的冲撞,但对位移影响不明显,也即对上腔所控液压油影响不大。

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2011年, 第24卷, 第3期　刊出日期：2011-05-01

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