2011年, 第24卷, 第4期　刊出日期：2011-07-01

  

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  土工格室低路堤-刚性路面结构体系模型试验

  赵明华,陈炳初,黄立葵

  中国公路学报. 2011, 24(4): 1-6.

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  提出将土工格室与填入其内的碎石填料组成的加筋基层置于路堤顶部,以构成一种新型的土工格室低路堤-刚性路面结构体系,并通过2组室内模型试验对该体系的受力变形特点进行研究。采用便携式路面弯沉仪测定了试验路堤中土工格室基层加入前后动态回弹模量的变化,并通过自行设计的一套可实现往复车载的小型模型车的驱动装置模拟作用于路面上的实际车辆荷载。试验结果表明:土工格室基层的加入可显著提高碎石基层的动态回弹模量值,减少直接承受车辆荷载车道的整体平均沉降;并能带动相邻板块下的土体协同工作,提高车辆荷载的扩散均化能力,减少相邻车道间的差异沉降。
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  春融期重载车辆-路面-路基垂向动力分析模型

  张锋,冯德成,凌贤长,王子玉,朱占元

  中国公路学报. 2011, 24(4): 7-14.

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  针对季节冻土区春融期重载车辆作用下道路病害突出的问题,以三轴重载汽车为例,建立季节冻土区春融期重载车辆-路面-路基体系垂向动力学物理模型;基于D'Alembert原理推导了重载车辆、路面和路基冻结层的振动微分方程,并采用Wilson-θ法对动力方程求解。数值仿真结果表明:建立的路面-路基体系模型能够反映季节冻土区春融期路基呈层状分布且刚度软化的特性;随着车体质量增加和路基融化层刚度的降低,路面振动位移平均峰值和路面振动加速度平均峰值基本呈线性增加;车辆行驶速度增大,路面振动加速度平均峰值增大,优势频段数目增多、优势频率增大;路面振动位移平均峰值呈锯齿型;路基冻结层厚度增加,路面振动位移平均峰值和路面振动加速度平均峰值降低,当其厚度大于0.3 m后趋于稳定。
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  沥青混合料疲劳-蠕变交互作用损伤模型

  朱洪洲,严恒,唐伯明

  中国公路学报. 2011, 24(4): 15-20.

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  为了研究沥青混合料在重复荷载作用下的疲劳特性并描述疲劳-蠕变损伤效应共同作用的过程,考虑沥青混合料具有的动态性质,从粘弹性损伤力学基本理论出发,基于应变等效假设,采用复数模量定义了损伤变量。通过分析沥青混合料在周期荷载作用下的损伤变化规律,运用疲劳-蠕变耦合损伤理论,建立了疲劳-蠕变损伤效应共同作用时的损伤演化方程,提出了体现温度及应力影响的损伤模型和疲劳寿命预测模型,并对损伤模型进行了分析。研究结果表明:构建的损伤模型满足热力学准则和物理条件;沥青混合料疲劳失效是由疲劳-蠕变损伤效应共同影响所致;利用提出的疲劳模型可以更好地预测不同温度和应力条件下的沥青混合料疲劳寿命。
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  基于动水压力模拟试验的沥青混合料水损坏力学机理

  姜旺恒,张肖宁,李智

  中国公路学报. 2011, 24(4): 21-25.

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  针对目前沥青混合料受动水压力影响机理和动水压力模拟研究存在的不足,在设计以气压方式激发动水压力试验装置的基础上,对沥青混合料在60 ℃高温、定向动水冲刷模式下的沥青膜剥落规律进行试验研究。结果表明:沥青混合料在定向动水压力作用下,沥青胶浆粘度降低,对集料的粘结力降低,导致试件剪切破坏;沥青层底部存水导致受动水压力作用时间变长,在车轮荷载的补充压实作用下可能发生沥青向上迁移的现象。
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  基于GIS的山区高速公路排水建模与设计方法

  杨宏志,许金良,高超,韩跃杰,赵文义

  中国公路学报. 2011, 24(4): 26-32.

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  从设计层面分析了山区高速公路水毁发生的原因及传统设计方法的弊端,提出了基于GIS的山区高速公路排水设计方法和流程,设计了排水GIS的系统框架。基于面向对象的数据建模方法建立了路域数字地形模型、水文数据模型,实现了对路域空间数据和水文数据的有效管理。研究了路域水文建模算法,建立了路域水文空间分析模型。结合依托项目,对基于GIS的山区高速公路排水设施布设方法进行了验证,并对排水设施进行了水力仿真与评估。仿真结果表明:通过山区高速公路排水GIS建模与仿真,可进行排水设施的综合布设及适应性评估,实现了排水设计的自动化、可视化、科学化。
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  大尺寸钢管混凝土柱承载力试验

  陈彦江,李勇,闫维明,潘迪

  中国公路学报. 2011, 24(4): 33-38.

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  为了探讨大尺寸钢管混凝土柱的初始偏心和开洞插管初始缺陷对其承载力的影响规律,以某钢管混凝土拱桥主拱肋Φ1 200×24 mm钢管为原型,采用1∶2.4,1∶4.8两种几何比例尺分别制作了长径比为3∶1的钢管混凝土柱试件,进行了轴压和偏压试验,并将承载力试验结果与中国现行相关规范的承载力计算结果进行了对比。结果表明:钢管混凝土柱的承载力试验值均大于规范计算值,大尺寸试件和小尺寸试件轴压承载力与规范的比值相差不大,但是大尺寸试件的屈服应力较高,开洞插管的试件由于内插钢管的屈服失效而导致整体试件屈服应力较低;CECS 28:90规范对承载力的规定与试验值较为接近,DL/T 5085—1999规范对承载力的规定安全系数最高;偏心受压和开洞插管均会导致钢管混凝土柱承载力降低,降幅分别达22%和15%。
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  混凝土斜拉桥长期性能试验

  陈素君,唐盛华,张国刚,方志

  中国公路学报. 2011, 24(4): 39-49.

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  以广东省惠州市合生大桥为工程背景,现场制作了1∶15的大比例预应力混凝土斜拉桥模型,进行了混凝土斜拉桥模型和混凝土棱柱体试件的徐变试验。基于混凝土棱柱体试件数据,得到了可用于有限元分析的徐变系数计算公式,并建立了考虑体表比的修正模型。结果表明:边跨支座反力基本不变;主跨支座和辅助墩支座的反力随时间呈增加趋势;实测徐变应变在(55~85)×10^-6范围内;主梁最大徐变位移3.0 mm;桥塔收缩徐变引起的主梁位移占总位移的30%～60%;主跨的2对尾索索力变化最大,下降约6.5%;用修正模型对模型桥进行分析,其应变、位移、索力等的计算结果与实测数据吻合较好,具有良好的适用性。
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  桥梁悬臂拼装施工中钢箱梁制造尺寸的确定

  陈太聪,苏成

  中国公路学报. 2011, 24(4): 50-56.

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  针对工程计算中确定悬臂拼装施工的钢箱梁段制造尺寸时考虑不够全面的状况,综合考虑结构整体变形和梁段局部变形的影响,根据设计目标和施工要求,提出端截面转角补偿的方法,计算梁段2个端截面处边腹板的制造倾角,进而确定梁段的制造线形和预拼线形,提出了梁段端截面处的顶、底板长度补偿和梁段轴向长度补偿的计算方法,并对广州黄埔大桥斜拉桥进行实际计算分析。研究结果表明:若忽略梁段局部变形,则预拼线形的误差会随着悬臂拼装的进行不断放大,梁段顶、底板处的焊缝质量和焊接收缩变形将难以控制。
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  悬索桥鞍座处CFRP主缆抗弯性能研究

  诸葛萍,强士中,侯苏伟,刘明虎

  中国公路学报. 2011, 24(4): 57-62.

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  首先通过对鞍座处CFRP丝的力学性能分析,建立了CFRP丝弯曲强度计算理论,利用理论公式分析了CFRP丝直径和弯曲半径对弯曲强度的影响,并对CFRP丝临界弯曲半径作出推算;接着对CFRP丝在鞍座处的抗弯性能进行了模型试验研究,实测了3种弯曲半径对应的弯曲极限拉力;最后对理论分析结果和试验实测结果作了对比。研究结果表明:CFRP丝在大跨悬索桥鞍座处的弯曲张拉效率超过90%;CFRP主缆弯曲强度计算值与实测值吻合较好;当弯曲半径一定时,弯曲强度随着CFRP丝直径的增大而线性减少,当CFRP丝直径一定时,弯曲强度随着弯曲半径的增大而非线性增加,CFRP丝临界弯曲半径随着CFRP丝直径的增大而线性增加;CFRP丝在鞍槽上的包角对弯曲极限拉力没有影响。
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  高墩连续刚构桥双悬臂状态等效风荷载的简化计算

  叶征伟,项贻强

  中国公路学报. 2011, 24(4): 63-69.

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  基于高墩连续刚构桥双悬臂状态的特点及横桥向一阶振型,考虑平均风荷载与结构脉动风荷载背景响应及共振响应,给出了方便工程应用的计算墩底横桥向弯矩和剪力等效风荷载及风载内力的简化计算方法。为验证简化计算方法的精度,分别采用抖振频域分析方法及简化计算方法对2个典型算例进行了分析,并与现行规范静阵风系数的结果进行比较。结果表明:简化计算方法具有较好的精度,适于工程应用;若忽略脉动风共振响应的影响,对高墩桥梁其结果将偏小较多;高墩桥梁的桥墩风荷载很大,其对墩底风载内力的影响甚至可能超过主梁,应引起足够重视。
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  隧道健康判据试验研究

  李明,陈洪凯,段怀志

  中国公路学报. 2011, 24(4): 70-79.

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  针对目前隧道健康诊断指标判据不统一的状况,采用室内相似模型试验,结合实际工程实例,对隧道支护结构衬砌减薄、衬砌背后存在不同尺寸空洞状态下围岩与支护结构的破坏规律以及围岩的极限承载能力进行研究。结果表明:隧道拱顶衬砌厚度和支护结构背后空洞深度对应的结构承载力曲线分别呈S型和反S型,根据速率变化可以将曲线划分为承载能力缓慢退化阶段、快速退化阶段和退化完成阶段,分别对应隧道的亚健康、病变和病危3个健康阶段;所给出的隧道衬砌厚度不足和背后空洞的单项指标健康判据是可靠的。
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  不同市场经营机制下停车设施定价模型

  李志纯,李炤坤

  中国公路学报. 2011, 24(4): 80-86.

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  基于网络均衡理论,在分析出行者交通方式、出行路径和停车设施选择均衡的基础上,建立了不同市场经营机制(包括垄断、寡头竞争和社会最优3种类型)下市区内的路外停车设施和市区边缘的停车换乘设施的定价模型;并对所提出模型进行了实际应用,同时比较了不同市场均衡解的效果。结果表明:垄断经营机制会导致最高的停车收费价格、最低的停车需求和社会福利及最高的总系统利润;社会最优与其相反,而寡头竞争介于二者之间。
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  高速公路货车不规范过秤模拟试验及质量恢复方法

  肖润谋,陈李军,韩海伟

  中国公路学报. 2011, 24(4): 87-93.

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  为了有效降低高速公路货车不规范过秤造成的巨大经济损失,分析了货车不规范过秤的方式,并对货车不规范过秤行为进行力学计算分析,在此基础上开展了货车大量实地模拟试验,提出了质量恢复方法和数学模型,研发出了一套质量恢复应用程序,并在高速公路收费站进行了实际应用验证。结果表明:该数学计算模型质量恢复效果显著,质量恢复方法可行,平均每辆货车恢复质量为1 283 kg,明显提高了高速公路动态称重设备防止“跳秤”和“冲秤”的能力。
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  基于重复博弈的无灯控交叉口驾驶员行为模型

  刘小明,王秀英

  中国公路学报. 2011, 24(4): 94-100.

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  在分析无灯控交叉口插车过程中驾驶员行为决策相互影响关系的基础上,从更小时空尺度出发,提出了考虑安全因素、速度因素的驾驶员插车行为过程效用函数,建立了基于动态重复博弈的无灯控交叉口驾驶员插车行为模型,分析了不同驾驶员类型组合在插车博弈过程中的纳什均衡及相应的驾驶员决策行为。结果表明:该模型能够在一定程度上反映不同条件下交通冲突的演化结果,说明了应用动态重复博弈进行驾驶员行为模型研究的合理性。
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  基于引力模型的县域区际公路客运需求分析方法

  徐双应,马建,白小丽,梁昌水

  中国公路学报. 2011, 24(4): 101-107.

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  将区位理论、区域科学、交通规划等学科中广泛应用的引力模型引入县域区际客运需求分析,提出了基于引力模型的县域区际客运需求分析方法。该方法突破了传统方法仅限于用县域范围内的经济、社会变量去解释客流生成的局限,对县域交通需求生成分布特性进行了学术归纳,建立了区际客流量与基于相互作用区域的生产总值、人口、距离、车程时间、区域面积5个经济、社会及交通条件变量之间的方程关系。实证应用表明:该方法模型能被实例数据所标定,能很好地解释县域区际客运需求生成、分布机理,量化识别客运需求影响因素,预测客运需求内生变量的变化对线路客流量与需求潜力的影响;该方法丰富了县域区际客运需求分析理论,具有较重要的理论与实践应用意义。
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  滑板式侧滑仪受力特性及测量误差机理分析

  陈东,叶鸣,鲁亮,梁华军

  中国公路学报. 2011, 24(4): 108-113.

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  为了解决滑板式侧滑仪测滑量检测结果离散性大、重复性差的问题,以滑板为研究对象,通过滑板与轮胎胎面之间侧向力的相互作用,从理论上分析滑板在检测过程中的受力特性,建立滑板横向运动的力学模型和相应的运动微分方程,并对其进行求解,得出滑板位移的理论计算公式和前转向轮在滑板上的运动胎迹;最后分析和讨论了侧滑值受到回位弹簧的刚度、滑板的质量、被检车辆的质量和被检车辆速度的影响规律以及侧滑仪测量误差的形成机理。计算和分析结果表明:滑板的位移是滚动轮胎在滑板上的位置函数,其按一定的角频率波动变化;滑板位移的最大值与滑板所受的侧向力成正比,与弹簧刚度成反比。
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  汽车运动状态在线测量及预报技术

  刘军,董晶晶,时枭鹏,何国国

  中国公路学报. 2011, 24(4): 114-121.

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  为了有效地对汽车自身可能的运动状态进行预报,并对潜在的行车危险进行预警,开展了汽车运动状态在线测量及预报技术研究。设计了微惯性测量单元,实现汽车运动状态参数在线测量,介绍了汽车姿态解算及其速度积分算法;设计了Kalman滤波器,通过信号融合处理获取汽车运动状态参数的最优估计值;阐述了自回归建模预报方法,并开发了汽车运动状态在线测量及预报软件;最后搭建了车载试验平台并进行了实车道路试验。结果表明:汽车运动状态在线测量及预报技术具有很好的预报效果,为未来开发性能更可靠、效果更佳的汽车主动安全预警系统提供了一定的理论依据和技术途径。
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  基于凯恩方法的双横臂悬架和转向机构优化

  卞学良,刘茜,李珂

  中国公路学报. 2011, 24(4): 122-126.

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  把双横臂悬架和转向系统作为整体,利用凯恩方法建立系统的多体模型,列写系统的较低序号物体阵列,建立系统运动方程。以转向总误差为目标函数,以三维连续性函数为权重函数建立系统优化模型,用遗传算法作为解算工具,对双横臂悬架和转向系统进行优化研究,并对优化前后转向误差和运动性能进行了对比。结果表明:该方法优化效果显著,可获得较佳的悬架和转向系统参数。