2013年, 第26卷, 第4期 刊出日期:2013-07-01
  

  • 全选
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  • 翁效林,张超,李常乐,尚淑萍,李红艳
    中国公路学报. 2013, 26(4): 1-6.
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    为合理描述新老路基差异沉降条件下路面结构层的附加变形问题,借助大型地基差异沉降平台,开展了新老地基差异沉降条件下拓宽沥青路面层影响机制大比尺模型试验研究。试验结果表明:在地基差异沉降作用下,沥青路面结构层整体处于受拉状态,下面层受到的地基差异沉降的影响最为明显,在地基差异沉降达到14 cm时,路面结构面层开始出现塑性变形;新老路基中铺设土工格栅可以缓解下部地基差异沉降并减小路面结构层的附加应变;路面汽车荷载能在一定程度上缓解拓宽路基差异沉降导致的结构层附加变形;地基差异沉降会导致路面结构层与路基出现脱空从而产生局部弱支撑,在重力的作用下,沥青混凝土路面板呈现弯曲状态,路面表层会出现反坡。
  • 交通工程与管理
  • 谭忆秋,郭猛,曹丽萍
    中国公路学报. 2013, 26(4): 7-15.
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    为了准确评价常见改性剂对沥青粘弹特性的影响,采用动态剪切流变仪对90#沥青及在其基础上添加不同改性剂而制成的6种改性沥青进行了动态加载试验,从变形累积、弹性储能、粘性耗能、弹性比例、复合模量5个角度分析了改性效果,对90#沥青及2种复合改性沥青进行了应变扫描、温度扫描与时间扫描试验。结果表明:从能量角度评价沥青的粘弹特性可行、有效;芳烃油单独作用会极大地增加残余应变与耗散能;橡胶粉(或SBS)与芳烃油共同作用会大大提高弹性贮能能力;橡胶粉、SBS可大幅提高弹性比例,SBR次之;复合改性沥青具有优异的路用性能。
  • 黄明,汪翔,黄卫东
    中国公路学报. 2013, 26(4): 16-22.
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    通过室内四点弯曲疲劳试验,选取ASTM D7460的NfNM疲劳判断标准,采用单因素对比分析的方法,对橡胶沥青混合料疲劳性能的自愈合能力的主要影响因素(沥青用量、试件破坏程度、胶粉掺量、空隙率、应变量大小、自愈合时间、自愈合温度以及荷载强度)进行了系统研究,并对考虑自愈合补偿后的橡胶沥青混合料的疲劳行为方程进行了回归拟合。结果表明:疲劳自愈合效率与沥青用量、自愈合时间成正比,与试件破坏程度、空隙率、应变量大小成反比,在胶粉掺量(胶粉与橡胶沥青的质量比)为20%,自愈合温度为60 ℃,荷载强度为5 kPa时,疲劳自愈合效率分别达到最佳;考虑自愈合补偿的疲劳次数与应变量大小、沥青用量和空隙率存在很好的相关性。
  • 朱东鹏,章金钊,陈建兵,袁堃,程承
    中国公路学报. 2013, 26(4): 23-28.
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    针对青藏公路多年冻土区极端恶劣的自然地理条件及黑色路面强吸热作用引起多年冻土融化下沉的特点,采用硅藻土对青藏公路改建完善工程中使用的AH-110#道路石油沥青进行了改性研究,对改性沥青及沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等路用性能进行了评价,对硅藻土改性沥青的隔热性能进行了试验分析。研究结果表明:硅藻土改性沥青混合料的低温抗裂性、高温稳定性、水稳定性等路用性能均有所改善,隔热性能得到明显提高;铺筑的试验段病害率明显低于SBR改性沥青路段,表明硅藻土改性沥青在多年冻土地区具有良好的适用性。
  • 傅鹤林,刘运思,李凯,伍毅敏,董辉
    中国公路学报. 2013, 26(4): 29-35.
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    为了分析岩体损伤和地下水渗流对边坡稳定性影响,基于极限平衡理论,推导出了考虑岩体损伤和地下水渗流时岩壁拽拖力以及裂隙渗流中发生管涌情况下岩质边坡的抗滑稳定性系数表达式;通过在怀通高速公路K117+900~K118+020处边坡进行相关物理力学试验,计算了多种条件下岩石边坡的稳定性安全系数。结果表明:岩体损伤程度越大,边坡稳定性越差;坡顶部裂隙积水越深,越不利于边坡稳定;当计算岩质边坡稳定性系数时,裂隙渗流对裂隙壁的拽拖力可不予考虑;随着积水深度的增加或持续暴雨时,因裂隙中发生管涌现象,其稳定系数值比不考虑发生管涌时低9%。
  • 孙璐,游克思
    中国公路学报. 2013, 26(4): 36-42.
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    根据车辆在曲线路段的事故类型,确定了车辆侧滑、侧翻以及停车视距不足3种行车失效模式的极限状态方程,建立了考虑多失效模式的车辆曲线路段行车可靠性的概率故障树分析模型,并采用蒙特卡罗抽样模拟求解。选取山西省某山区一级公路为例,分别计算了道路11个曲线路段的行车失效概率,并进一步通过定义敏感因子,分析了路段各影响行车安全的危险因素。研究结果表明:可靠性指标可以作为定量化的安全评价指标来反映道路行车安全,实现对各路段间相对安全性能比较及潜在危险路段的识别;敏感因子反映了各危险因素对行车风险的影响程度,为今后安全改善决策提供了依据。
  • 徐进,罗庆,毛嘉川,邵毅明
    中国公路学报. 2013, 26(4): 43-46.
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    为了减少因人-车-路三者不协调引发的行车事故,使公路设计尽可能反映真实的公路行车特点,提出了一种新的公路平面线形设计方法。根据初步的线位方案计算可使用路幅的几何边界,预测典型方向控制模式的行驶轨迹,再以轨迹曲率为基础预测典型速度控制模式所对应的行驶速度,最后同时用轨迹和速度对几何要素进行控制,该方法特点是半径、转角、回旋线、弯间距、偏转方向和路宽等几何要素均能够为设计者所调整。结果表明:由于设置了多种驾驶模式,并在轨迹-速度决策时引入了车辆性能、行驶稳定性和舒适性限制,该方法更贴近公路的设计思想,尤其适用于起伏地形的中低速公路平面线形设计;运用该方法,设计人员还可以调整除了半径之外的几何要素来实现道路设计的一致性。
  • 赵明华,尹平保,杨明辉,邓友生,杨超炜
    中国公路学报. 2013, 26(4): 57-63.
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    为探讨高陡横坡段桩柱式桥梁双桩基础的破坏模式及承载机理,根据相似理论,进行了复杂荷载作用下45°,60°及75°三种边坡坡度的桥梁双桩基础室内模型试验。试验结果表明:柱顶组合荷载对坡体的影响,仅限于浅层2~4倍桩径范围内;复杂荷载作用导致的边坡整体失稳为系统主要破坏模式;高陡横坡段前后桩柱的内力分布规律与陡坡单桩及双排抗滑桩差异显著,桩、柱顶端均存在较大负弯矩,柱顶及桩顶边界条件均非完全自由;桩柱内力与位移均随柱桩高度比(h/l)呈非线性增长,且重力二阶效应(P-Δ效应)显著;柱顶负弯矩随边坡坡度增加而增大,但柱底正弯矩随之减小;桩身最大正弯矩及桩顶水平位移均随边坡坡比的增加而呈非线性增长。
  • 项贻强,陈雪奖,刘成熹,程坤,吴天真
    中国公路学报. 2013, 26(4): 64-71.
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    进行了7个缩尺的小剪跨比钢筋混凝土独柱双支承桥墩模型试验研究。分析探讨了现有中国规范在计算钢筋混凝土独柱墩结构受弯裂缝宽度问题的适用性,给出了用于受弯裂缝宽度计算的修正钢筋名义拉应力计算公式。结合试验数据及回归分析结果,考虑混凝土抗剪强度、钢筋销栓作用、裂缝间骨料咬合作用、弯起钢筋及箍筋的竖向力分力等对抗剪的贡献,推导了剪切斜裂缝的裂缝宽度计算公式。计算结果表明:采用修正钢筋名义拉应力的独柱墩受弯裂缝计算公式的预测值与试验数据基本吻合,提出的斜裂缝宽度计算公式的预测值与参与对比的试验结果也十分接近,证实了该方法的合理性。
  • 李永乐,侯光阳,乔倩妃,李翠娟
    中国公路学报. 2013, 26(4): 72-77.
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    为比较碳纤维增强塑料(CFRP)和钢2种主缆材料对超大跨径悬索桥静风稳定性的影响,分别采用三维非线性分析方法及整体特征值稳定性分析方法,对采用2种类型主缆的3 500 m跨径悬索桥进行静风稳定性分析。结果表明:CFRP主缆悬索桥扭转振动频率较钢缆结构的要高;2种主缆类型超大跨径悬索桥的静风失稳临界风速均较接近;CFRP主缆悬索桥的各阶屈曲系数均较钢缆悬索桥的要大,具有更高的安全储备。
  • 韩万水,马麟,汪炳,院素静,武隽
    中国公路学报. 2013, 26(4): 78-87.
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    针对目前公路车-桥耦合分析系统功能的不足,建立了随机车流-桥梁耦合振动精细化分析框架,该分析框架尽可能考虑了桥梁上通行车辆荷载的随机特性。采用交通信息采集系统和动态称重设备对交通荷载数据进行系统全面的观测,记录每辆经过观测断面车辆的到达时间、横向行驶位置、车速、车型和质量,在此基础上形成可以重现真实交通场景的随机车流;针对单主梁和梁格法桥梁分析模型,开发一个包含典型车型库,可以考虑桥面空间路面粗糙度,具有单向及双向多车道设置功能,车型、车辆悬挂系统、车辆质量、横向行驶位置、车速、障碍物位置和尺寸等参数随机功能的分析系统,并基于OpenGL技术着重开发了随机车流过桥动态可视化功能;最后,分别以1个单主梁和多主梁桥梁为工程实例,采用典型路段观测到的实际交通荷载研究了随机车流荷载对桥梁结构的影响。结果表明:所建立的随机车流-桥梁耦合振动分析系统具有明显的优越性。
  • 荣学亮,黄侨,赵品
    中国公路学报. 2013, 26(4): 88-93.
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    针对钢-混凝土组合梁桥在结合面处承受反复剪力作用的栓钉连接件极限承载力降低现象进行了试验研究。基于考虑构件初始缺陷影响的断裂力学方法,建立了栓钉连接件疲劳寿命分析模型,并通过试验数据确定了模型参数,提出了栓钉连接件残余抗剪承载力与等幅循环荷载加载次数关系的计算方法,采用此计算方法对不同的影响因素进行了参数分析。研究结果表明:栓钉直径越大,其抗剪承载力退化程度越大;栓钉初始缺陷率大于0.1且剪应力幅值大于100 MPa时,其抗剪承载力降低速度很快,在工程设计中须加以控制。
  • 彭鲲,李立峰,肖小艳,裴必达,侯嘉庆
    中国公路学报. 2013, 26(4): 94-101.
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    为了给波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计和施工提供参考,制作了试验模型梁,并对其进行疲劳荷载试验,得到了这种结构的典型疲劳破坏特征。结合有限元分析,利用已有的研究资料,比较了波形钢腹板组合箱梁与波形钢腹板钢梁应力状态的相似性。采用断裂力学分析方法,对比有限元分析和模型梁试验结果,研究了波形钢腹板组合箱梁疲劳寿命的计算模式,进而推导出这种结构的S-N曲线。研究结果表明:对于波形钢腹板组合箱梁的疲劳设计,在有限疲劳寿命设计与计算中建议偏安全地采用美国规范AASHTO 2007提供的设计参考中的C类标准。
  • 李刚,贺拴海,巨永锋,刘伟
    中国公路学报. 2013, 26(4): 102-108.
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    在分析桥梁结构表面裂缝图像特征基础上,结合改进Snake主动轮廓模型图像分割算法,融合距离传感器信息,提出一种综合高分辨率图像采集、裂缝敏感区域截取、孤立噪声去除、裂缝旋转和标记的裂缝提取算法,实现了交互式远距离混凝土桥梁结构表面裂缝的精确提取。分析结果表明:改进Snake主动轮廓模型图像分割算法误分率为3.89%,运算时间为153 ms,试验对比裂缝宽度显微镜观测值,裂缝提取绝对误差小于0.05 mm,该算法可满足工程检测需求。
  • 林于东,宗周红,张美珍,黄学漾
    中国公路学报. 2013, 26(4): 109-118.
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    为了掌握预应力CFRP板加固混凝土梁的抗弯性能,进行了6片普通钢筋混凝土(RC)梁及4片部分预应力混凝土(PPC)梁的预应力CFRP板抗弯加固静载试验和非线性有限元分析,探讨不同损伤程度、CFRP板初始预应力大小、梁有效预应力大小等对RC和PPC加固梁的抗弯性能影响。结果表明:采用预应力CFRP板加固后能有效抑制裂缝产生和开展,减小裂缝宽度和构件挠度,显著提高RC和PPC梁的抗弯承载力;加固前的损伤程度越大,CFRP板也越早发生剥离,抗弯极限承载力降低也越大,破坏时CFRP板总是先发生剥离而后断裂;非线性有限元模型能够预测预应力CFRP板剥离前加固梁的抗弯行为,计算结果与试验结果吻合较好;建议CFRP板的初始预应力度控制在0.5左右比较合适。
  • 郑双杰,刘玉擎
    中国公路学报. 2013, 26(4): 119-124.
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    为解决开孔板连接件从侧面圆孔内难以贯穿钢筋的施工难题,提出了开孔板圆孔外缘设置有槽口的钢与混凝土连接构造形式,通过4组共12个模型试件的推出及拉拔试验,比较研究了开孔板连接件设置槽口与否的抗剪及抗拉拔承载性能。研究结果表明:无论开孔板连接件设置槽口与否,其结合面垂直方向均具有较高的承载性能;槽口对抗剪、抗拉拔承载力的影响不超过10%,对刚度的影响不超过8%;循环加载时抗拉拔承载力比单调加载时降低幅度不超过10%,在正常使用极限状态下的残余分离量极小,具有较好的抗拉拔变形性能。
  • 张育智,李乔,卜一之,赵雷
    中国公路学报. 2013, 26(4): 125-131.
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    为提高对PBL剪力键群的计算分析能力,针对传递轴向拉力PBL剪力键群边界条件简单,复杂的整体结构由构造相同的简单结构组成的特点,以单孔PBL剪力键荷载-滑移曲线为基础,以钢构件、混凝土构件的平衡条件及位移协调条件为依据,结合子结构法求解复杂结构的思路,提出了求解PBL剪力键群传力机理的逐步扩大子结构法;通过与2孔、5孔和6孔PBL剪力键群传力机理有限元分析结果对比,验证了该方法的正确性。研究结果表明:剪力键群中各剪力键承担的荷载不仅与总荷载有关,而且与剪力键的位置及其刚度有关,设计时应综合考虑。
  • 交通工程与管理
  • 袁伟,付锐,郭应时,彭金栓,马勇
    中国公路学报. 2013, 26(4): 132-138.
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    为了将汽车换道辅助系统的预警时刻提前,改进辅助系统的工作效能,提出了利用驾驶人不同任务下眼动行为差异性识别换道意图的方法。在实际道路环境中进行试验,记录16名驾驶人共计408次换道意图阶段和403次车道保持阶段的眼动行为数据,对比了2个阶段中驾驶人眼动行为数据的差异,构建了包含7个参数的换道意图识别指标体系。运用证据理论确定识别框架和证据链,构造基于广义汉明距离的基本信任分配函数,建立了基于多证据融合识别的换道意图识别模型,并分析了识别信度和时序性。结果表明:该模型识别结果的灵敏度、特异度和准确率分别为89.86%,90.21%和90.02%,具有较好的识别效果。
  • 张晨琛,王艳辉,贾利民
    中国公路学报. 2013, 26(4): 139-145.
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    针对高速公路主线收费站自身结构特点,分析了高速公路主线收费站系统组成和系统各组分内的车辆行为特征,对现有元胞自动机模型规则进行改进,建立了一种适用于高速公路主线收费站系统的元胞自动机交通流模型,并对4种可能引发高速公路主线收费站拥堵的因素进行了交通流模型仿真分析和比较,分析了拥堵产生的机理;综合考虑拥堵诱因以及常用的拥堵消散策略,提出了3种组合消散控制策略,并分别对拥堵消散过程进行了仿真分析。分析结果表明:组合策略Ⅲ(主线限速、入口流量控制和收费通道数控制组合策略)在排队长度和消散效果两方面均优于组合策略Ⅰ(入口流量控制和收费通道数控制组合策略)和组合策略Ⅱ(主线限速和收费通道数控制组合策略)。
  • 迟瑞娟,肖庆,丁洁云
    中国公路学报. 2013, 26(4): 146-153.
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    为了提高车辆在弯道行驶的安全性,针对现有车辆前撞报警系统主要考虑直线行驶工况,很少考虑弯道环境和驾驶人行为特性这一问题,进行了基于驾驶人特性的弯道车辆前撞报警算法研究。通过真实道路环境下的试验,获取了驾驶人在弯道中的行为特性数据;利用卡尔曼滤波后的GPS坐标数据,并基于自适应邻域窗口生长方法对道路离散曲率进行估计,根据道路曲率估计结果对弯道驾驶人特性进行分析,确定了驾驶人特性参数的安全阈值;引入风险状态预估函数,对弯道车辆前撞风险状态进行判断,确定了报警规则和报警启动逻辑。结果表明:所提出的弯道车辆前撞报警算法能较好地体现驾驶人在弯道行驶中的跟车特性和操作习惯,提高了前撞报警系统对弯道工况及驾驶人的适应性。
  • 张勇,屠宁雯,姚林泉
    中国公路学报. 2013, 26(4): 154-161.
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    为辨识道路网络脆弱性,引入道路网络鲁棒性指数评价方法,建立了考虑路段排队容量约束和断面通行能力约束的网络交通流模型,并利用Lagrange对偶算法将有约束问题转化为无约束问题求解了该模型。基于所建模型,通过依次断裂交通网络各路段以模拟路网受损,评价各断裂路段对应的道路网络鲁棒性指数,进而依据指数的排序结果辨识了道路网络的脆弱性。结果表明:基于网络鲁棒性指数的辨识方法可以克服基于饱和度的辨识方法的缺陷,能从全局角度准确辨识道路网络脆弱性;辨识模型中是否考虑路段排队容量和断面通行能力约束影响着道路网络脆弱性辨识结果的准确性;提出的基于鲁棒性指数的考虑路段排队容量约束和路段断面通行能力约束的辨识模型,能准确识别导致道路网络脆弱性显著的关键路段,这将为路段抢修资源分配和道路网络改造优先时序决策提供支持。
  • 姚春德,耿鹏,王姝荔,唐超,臧儒振
    中国公路学报. 2013, 26(4): 162-168.
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    为了全面客观地评估汽油机燃用掺甲醇汽油时的性能和碳排放的情况,在一台进气道多点电喷汽油机SQR477F上进行了汽油、M15和M50燃料的负荷特性、外特性、经济性以及排放特性试验。研究结果表明:甲醇作为低碳燃料,在发动机参数未做任何调整的情况下,与燃用纯汽油相比,发动机的动力性随着掺醇比例的增加略有下降,基本不影响发动机的动力性;质量燃油消耗率增加,但等热值比油耗降低,具有较好的燃油经济性且CO2排放量较低;发动机燃用掺醇汽油后,排气中的H2O含量大幅度增加;冷态时,排气中H2O含量是燃用纯汽油时的4倍以上,热态时H2O含量与燃用纯汽油时的差距缩小。
  • 王建强,王海鹏,刘佳熙,李克强
    中国公路学报. 2013, 26(4): 169-175.
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    为提高车辆在交叉口的行车安全性,开发了一种基于车路一体化的交叉口车辆驾驶辅助系统。在系统分层模块化总体架构设计方法的基础上,通过无线射频识别、GPS及车速等多源信息融合技术对车辆精确定位,通过车路交互获取前方路口红绿灯相位及其预期变化,并结合车辆运动状态,提出一种反映驾驶人减速特性的速度阈值算法来实时判断行车危险度。系统在危险情况下报警,或基于减速度反馈控制的自适应制动控制方法对车辆自动制动。最后搭建驾驶辅助系统试验平台并进行了实车试验。结果表明:该系统能实时判断交叉口行车危险度,在危险情况下为驾驶人提供分级危险报警和制动辅助,以提高交叉口行车安全性。
  • 交通工程与管理
  • 王科,黄智,钟志华
    中国公路学报. 2013, 26(4): 176-183.
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    针对单目视觉技术的道路理解算法难以在效率和鲁棒性间达到平衡的问题,提出一种基于多特征信息融合、优化的道路理解算法;算法在初始化阶段,融合边界消失点、路面消失线和车速信息,分别提出基于最小风险函数的道路区域分割算法;在道路识别阶段,首先使用方向随动滤波器对图像进行预处理,然后融合道路方向、边界平行度、像素灰度和其他先验知识,构造车道置信度函数,采用概率Hough变换提取道路边缘;在道路跟踪阶段,提出基于粒子对滤波的道路跟踪算法,对道路进行跟踪。测试结果表明:该方法在结构化道路环境中可以快速准确提取车道线,并且对典型道路干扰具有很好的免疫作用。
  • 林添良,叶月影,王庆丰
    中国公路学报. 2013, 26(4): 184-190.
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    针对混合动力挖掘机具有电量储存单元的特点,提出了一种带节流辅助调速的液压马达-发电机电气式能量回收系统,并分析了动臂新型工作模式的辨别规则。考虑到能量回收效率和系统操作性能,根据旁路比例调速阀的分流原理和串联比例方向阀的限流原理,提出了一种节流调速和容积调速相结合的动臂下放速度控制策略,并基于所研制的试验平台展开了系统操作性能和能量回收效率的试验。研究结果表明:所提出的动臂新型工作模式的辨别准则可行;其动臂速度的阶跃响应、抗干扰性能等方面均优于单独的容积调速系统;提出的系统的能量回收效率可以维持在39%左右。