2014年, 第27卷, 第1期　刊出日期：2014-01-20

  

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道路工程
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  基于结构层寿命递增的耐久性沥青路面设计新思想

  郑健龙

  中国公路学报. 2014, 27(1): 1-7.

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  为了建立科学的耐久性沥青路面设计新思想，通过力学分析探究了沥青路面近表面的应力分布特征，论证了以路表荷载作用区边缘作为沥青路面破坏源的合理性。针对中国现行沥青路面疲劳设计方法的缺陷，开展了沥青混合料疲劳试验，在考虑加载速度影响的基础上，建立了以真实应力比表征的沥青混合料疲劳方程。结合中国沥青路面各结构层设计寿命相等所诱发的问题以及实际沥青路面结构的破坏特征，提出了各结构层自上而下设计寿命递增的沥青路面结构设计新思想和耐久性沥青路面结构设计新理念。结果表明：沥青面层近表面是其真正的破坏源；基于真实应力比的疲劳方程反映了材料的本质特征；耐久性沥青路面的各结构层应采用疲劳寿命递增的方法进行设计。
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  新型粉喷桩加固海相软土地基的应用效果评价

  谢胜华，刘松玉，杜广印

  中国公路学报. 2014, 27(1): 8-14.

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  为检验新型粉喷桩加固海相软土地基的应用效果，结合江苏连云港至山东临沂高速公路软基处理工程，开展了年的现场测试。结果表明：新型粉喷桩较常规粉喷桩具有复合地基承载力高、工后沉降小的特点之间；设置碎石垫层后有利于减小桩体向路堤填土的刺入变形，确保桩土变形协调一致，有效减少桩土差异沉降，且能够减少水平侧向位移，缩短桩周土孔隙水压力消散时间，进而加快路基固结稳定时间，最终达到快速、有效地加固海相软土地基的效果。
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  极端低温天气及其对道路结构温度-湿度分布规律的影响

  徐慧宁，谭忆秋，张锐，姚形傲

  中国公路学报. 2014, 27(1): 15-22.

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  为研究极端低温天气对道路结构温度湿度分布规律的影响，以哈尔滨地区冬季气象条件为研究对象，开展了极端低温天气表征参数分布规律的研究，提出了表征冬季极端低温天气各参数的95%分位阈值；在此基础上，基于观测数据分析了冬季极端低温天气对道路结构温度湿度分布规律的影响。结果表明：极端最低气温与极端连续5 d最低气温均值显著影响道路结构不同深度的温度分布和道路结构的冻结深度；极端降温速率可显著改变路表附近的温度变化速率；道路结构内部湿度分布特性在冻融日内随着温度的变化而产生剧烈改变，极端冻融日数将引起道路结构一定深度处含水量的反复升降，加剧道路结构的冻融破坏。
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  承载板测土基回弹模量关键技术与新计算方法

  刘树堂，曹卫东，李英勇，房建果

  中国公路学报. 2014, 27(1): 23-29.

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  为准确确定承载板法测定的土基回弹模量，对该试验方法涉及的分级影响量、坐标原点修正及计算公式等关键技术和原理问题进行了深入的理论分析，在此基础上提出了一种确定回弹模量的新计算方法。新方法基于路基弹性变形阶段的测试数据，利用最小二乘法建立回归直线，将回归直线在变形轴上的截距作为坐标原点的修正值。研究结果表明:所提出的新计算公式在形式上与回归直线的斜率有关，隐含了对坐标原点的修正，因而使用时无需再单独考虑修正问题,可直接用于计算回弹模量。
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  抗滑桩桩间土拱效应及其土拱模式分析

  杨雪强，吉小明，张新涛

  中国公路学报. 2014, 27(1): 30-37.

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  为研究坡体抗滑桩间土拱的传递荷载机制,首先对抗滑桩桩身迎荷面土拱和桩侧摩阻力土拱的计算方法和使用条件分别进行了分析与论述，然后将这些分析结果与已有研究结果相比较，最后结合土体滑移模式阐述了土拱的形状沿深度的变化及客观存在的重力场对土拱的强化效果。研究结果表明：依赖桩侧摩阻力为拱座的土拱是土坡抗滑桩承担滑坡推力的主要土拱，其能承受住滑坡推力并把该力传至抗滑的桩体；桩身迎荷面土拱是具有临空面的边坡抗滑桩或基坑护壁桩工程中的主要承载土拱。
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  考虑横风作用的公路平曲线最小半径研究

  许金良，王恒，赵利苹，韩跃杰

  中国公路学报. 2014, 27(1): 38-43.

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  为研究横风作用对路线设计指标的影响，以小客车和集装箱车为代表车型，分别制作了1∶4和1∶12的试验模型，采用风洞试验方法，以8 m·s-1和13 m·s-1两种风速，于0°和90°两个方向分别进行了均匀流的风场模拟，获得了小客车和集装箱车受到的风作用力。基于汽车动力学理论，分析了汽车在弯道路段的行驶状态，建立了考虑横风影响的汽车稳定行驶模型，计算了不同风速和运行速度下平曲线最小半径的极限值和一般值。研究结果表明：车辆受到的风作用力随风等级增加而增加；相同等级的风作用下，集装箱车受到的风作用力远大于小客车受到的力；公路设计速度越高，风力对其平曲线最小半径影响越大；风力超过8级时，考虑风作用的最小半径极限值已超过《公路工程技术标准》规定的一般值。研究结果可为风区公路安全性设计提供指导。
桥梁与隧道工程
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  悬索桥主缆与鞍座摩擦特性理论分析方法

  张清华，李乔，周凌远

  中国公路学报. 2014, 27(1): 44-50.

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  为了研究主缆与鞍座间摩擦力的组成机理，给多塔悬索桥的设计与施工提供参考，对主缆与鞍座摩擦特性的理论分析方法进行了研究，基于接触面间的相互作用力关系建立了主缆索股与鞍座摩擦特性的理论方程和子鞍座并联模型。通过模型试验对所提出的分析方法进行了验证，在此基础上对主缆与鞍座间摩擦特性的关键问题进行了研究。结果表明：所提出的分析方法适用于主缆与鞍座摩擦特性问题研究；主缆与鞍座间的总摩擦力主要由索股与承缆槽底面接触面的摩擦力及索股与承缆槽侧壁接触面的摩擦力两部分组成，其中前者占较大比例；主缆与鞍座间摩擦因数及抗滑移安全系数的取值问题较为复杂，结构设计时应综合考虑多种因素以确定其合理取值。
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  大跨度悬索桥锚跨索股张力精细化控制分析

  王达，李宇鹏，刘扬

  中国公路学报. 2014, 27(1): 51-56.

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  为实现对大跨度悬索桥锚跨索股张力控制的精细化研究，基于解析法建立锚跨索股的力学模型，根据能量守恒定律，结合瑞利法对最大动势能方程组进行求解，得出索股张力与自振基频之间的关系表达式。结合经典算例对所提出的方法有效性进行了验证。研究结果表明：所提出的方法适用于锚跨索股等类似结构的内部张力控制分析，具有较高的精度；实际工程中对大跨度悬索桥锚跨索股进行张力控制时，如果不考虑连接拉杆与锚跨索股之间材质特性的差异，张力控制分析结果将产生较大误差，进而影响散索鞍及主缆边跨的合理线形，严重时将危害结构安全。
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  圆端形钢管混凝土轴压短柱受力性能研究

  谷利雄，丁发兴，付磊，李刚

  中国公路学报. 2014, 27(1): 57-63.

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  为研究圆端形钢管混凝土（CFRT）轴压短柱的力学性能，对4个圆钢管混凝土（CFT）轴压短柱和10个圆端形钢管混凝土轴压短柱进行试验研究，探讨了不同宽厚比和钢管厚度对其极限承载力的影响，应用ABAQUS有限元软件进行三维实体单元建模，对圆端形钢管混凝土轴压短柱进行非线性有限元分析；基于ABAQUS参数分析，考虑宽厚比对套箍作用系数的影响，建立了圆端形钢管混凝土轴压短柱极限承载力实用计算公式。结果表明：在其他条件相同的情况下，圆端形钢管混凝土轴压短柱的极限承载力随钢管壁厚及圆端形宽的增大而增大；随着圆端形宽厚比的增加，圆端形钢管混凝土轴压短柱的约束效应减弱，核心混凝土轴向应力的提高程度减缓；计算结果与试验结果较为吻合。
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  矩形细杆涡振幅值和驰振性能的对比风洞试验

  周帅，陈政清，牛华伟

  中国公路学报. 2014, 27(1): 64-75.

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  为了从试验上研究节段模型风洞试验结果与原型构件实际风振响应的对应关系，基于钢桁架桥梁大长细比杆件的工程背景，采用1根细长矩形钢管开展了原型杆件和按照1∶1比例设计的节段模型的对比测振风洞试验。节段模型与原型杆件具有相同的截面尺寸和基本一致的等效质量、阻尼比以及固有频率。在杆件长边迎风的状态下，原型杆件和节段模型测振风洞试验均实测到了涡激共振区间现象；在杆件短边迎风状态下，均实测到了两者对应的驰振现象。研究结果表明：原型杆件实测的涡激共振位移幅值稍大于节段模型，而两者的驰振性能基本相同。
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  超高韧性水泥基复合材料/混凝土复合梁在弯曲疲劳荷载下的变形计算

  刘问，徐世烺

  中国公路学报. 2014, 27(1): 76-83.

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  为研究超高韧性水泥基复合材料（UHTCC）的疲劳损伤对分析UHTCC/混凝土复合梁（UC复合梁）损伤过程的作用，对UHTCC/UC复合梁进行了三点弯曲疲劳试验，基于混凝土与UHTCC的疲劳应力衰减模型，对UC复合梁的疲劳过程进行了分析。研究结果表明：当UHTCC层与混凝土层厚度相同时，UC复合梁的疲劳破坏由UHTCC层的完全损伤引起；应用UHTCC的疲劳损伤方程计算复合梁的UHTCC层应变量时，计算结果略大于试验值，且随着应力水平降低二者趋于吻合；在实际中应用UHTCC损伤方法估算复合梁的疲劳变形偏于安全。
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  公路隧道扩建力学特征研究

  来弘鹏，徐学深，常瑞成，谢永利

  中国公路学报. 2014, 27(1): 84-93.

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  结合依托工程，运用自制的模型试验平台，针对原有隧道不同服役状态系统开展了5组室内模型试验，分析了隧道新旧衬砌结构的受力特点，研究了不同类型隧道扩建的围岩压力分布规律，并将试验结果与有限元计算结果进行了对比验证。结果表明：病害工况下隧道扩建施工中，衬砌与围岩的力学行为变化与无病害情况相类似，其病害主要影响上台阶施工；不同病害工况对衬砌结构受力的影响程度和范围不同；各工况围岩压力分布特征也不同；扩建完成后，新隧道衬砌结构各部位应力为扩建前的1.3倍，围岩压力整体水平为扩建前的1.2倍；病害对隧道扩建施工力学行为的影响程度为仰拱位置出现病害比拱腰位置出现病害影响小，拱腰位置衬砌背后围岩出现空洞比衬砌强度不足影响大，仰拱位置衬砌强度不足比仰拱底部回填不密实影响大。
交通工程
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  基于时间递推与有师学习的交通路径动态诱导

  王洪德,曹英浩,崔铁军,BAN J

  中国公路学报. 2014, 27(1): 94-99.

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  为提高路况信息获取的预知性和路径引导的时效性，首先综合车辆运行过程中不同时段的路况差异和人因作用，运用时间递推原理，构建交通路径动态诱导整体结构模型，比较知识库累积经验路径与实时路况信息，为驾驶人的时间最短通行路径选择提供信息支撑；然后基于有师学习思路，对路径诱导逻辑内核结构进行解析，给出局部绕行和整体绕行2种算法实现的伪代码；最后通过对不同时刻出行和相同时刻出行的实例仿真分析，验证模型及程序的可靠性。研究结果表明:该交通路径动态诱导方法可辅助驾驶人及时对路况做出正确判断，减少因经验不足和突发事件造成的时间损失，适用于安装有GPS导航的车辆。

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  基于分层负二项模型的城郊公路安全影响因素研究

  王雪松,宋洋,黄合来,张丹云

  中国公路学报. 2014, 27(1): 100-106.

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  为了加深对城郊公路交通事故发生与相关因素之间关系的认识，针对上海市8条城郊公路的161个路段，利用统计模型分析公路宏观特征、路段几何设计、接入口特征、交通特征、区位特点和交通安全的关系。结果表明：由于选自同一公路的不同路段遵循相同的设计标准,具有相似交通特点而存在空间相关现象，违背了传统模型样本相互独立的假设，建立分层负二项模型进行分析可以获得准确结果；位于近郊的路段相对于远郊更易发生交通事故；信控交叉口密度对简易事故、一般事故和事故总数均有显著正相关影响，间距大且均衡对交通安全是最有利的；接入口密度对3类事故有显著正相关影响；曲线路段容易导致一般事故的发生。
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  基于土地利用和出行链的出行分布量预测方法

  龙雪琴,关宏志,赵昕,秦焕美

  中国公路学报. 2014, 27(1): 107-112.

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  为了根据居民的出行行为确定小区之间的出行分布量，考虑土地利用形态及居民出行活动与城市交通的关系，提出了基于出行链的出行分布量预测方法。首先建立了土地利用形态、人口和出行生成量的关系模型。然后按照出行目的及其顺序，将居民出行链划分成8类；对出行链进行分解，结合每次出行的目的及其对应用地类型的吸引量，确定一次出行中两小区间的出行分布量。综合考虑其他小区和所有出行链，可确定所有小区间的出行分布量。最后结合应用实例，对该算法得到的结果进行了验证。结果表明：利用该算法得到的结果与实际出行数据两者之间的平均误差为8.4%，该算法是有效的。
汽车与机械工程
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  沸石分子筛吸附汽油机冷启动HC排放的HC吸附特性

  邓元望,刘腾,韩卫,尹亮

  中国公路学报. 2014, 27(1): 113-119.

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  为了研究一种新型环形沸石分子筛在汽油机冷启动阶段的碳氢（HC）吸附特性,通过建立HC吸附器的直观模型和多孔介质模型，结合欧根方程确定2种模型的正确性；针对汽油机冷启动的200 s内发动机转速由0提高至3 000 r·min^-1的情况，对2种模型进行非稳态流场仿真，得到吸附器内速度场、密度场、4个监视点温度和吸附量的相关图形并进行分析。研究结果表明：新型吸附器内的压力场和密度场呈梯度分布；速度分布主要受入口质量流量的影响；温度随着内燃机燃烧逐渐呈现激烈上升趋势，最后达到稳定状态；吸附器能够吸附约81.5%的HC气体。
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  基于液压泵DA与马达HA联合控制的工程机械波动载荷抑制及节能

  马登成,马登慧,蒋小明,杨斌

  中国公路学报. 2014, 27(1): 120-126.

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  为了提高工程机械发动机液压驱动系统对波动载荷的自适应性及其动力性与燃油经济性，对液压泵DA、液压马达HA控制原理进行了分析，研究了液压泵DA与液压马达HA联合控制原理与控制算法，并进行了对比试验。研究结果表明：通过柴油机液压泵DA控制与液压马达HA控制相结合能够提高液压泵和液压马达适应剧烈波动载荷的能力;改善了发动机和液压马达的工作条件，使得发动机工作在额定工况附近，液压马达转速波动幅度明显下降;同时发动机节油效果显著，提高了整机的动力性、经济性与工作平稳性。研究结果为波动载荷下工程机械液压底盘设计提供了理论与试验依据。