中国公路学报

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中国公路学报. 2015, 28(9): 0-0.

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加筋碎石桩复合地基路堤模型试验

陈建峰, 王波, 魏静, 冯守中

中国公路学报. 2015, 28(9): 1-8.

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为了给加筋碎石桩复合地基路堤设计与施工提供理论依据,针对筋材刚度对加筋碎石桩复合地基变形及稳定性的影响,进行了2组不同筋材刚度加筋碎石桩复合地基路堤室内模型试验。研究结果表明:加筋碎石桩在复合地基中具有很好的排水性能,能较快消散桩间土中的超孔隙水压力;加筋碎石桩复合地基沉降随筋材刚度的减小而显著增大,低刚度筋材加筋碎石桩复合地基在堆载初期即可产生较大的沉降,且在休止期随孔压的消散仍有明显沉降;加筋碎石桩复合地基桩土应力比在路堤堆载过程中迅速增大,在休止期孔压消散过程中有所下降并趋于稳定,且随筋材刚度的减小而降低;路堤边坡下的桩体在路堤荷载下可产生很大的弯曲变形,但不发生剪切破坏或弯折拉裂破坏,因此按抗剪强度极限平衡法分析加筋碎石桩复合地基路堤稳定性是不合适的。

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养生期水泥稳定碎石强度、模量及疲劳损伤特性

吕松涛, 郑健龙, 仲文亮

中国公路学报. 2015, 28(9): 9-15,45.

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为了揭示养生期水泥稳定碎石强度、模量及疲劳损伤特性,有效减少施工期水泥稳定碎石基层产生的疲劳损伤,进行了不同龄期下水泥稳定碎石材料的无侧限抗压强度、抗压回弹模量、弯拉强度及弯拉疲劳特性研究,揭示了无侧限抗压强度、抗压回弹模量和弯拉强度随龄期的变化规律,建立了不同龄期下无侧限抗压强度与抗压回弹模量之间的相互转换关系,以及不同龄期下水泥稳定碎石材料的疲劳方程与疲劳损伤演化模型。研究结果表明:龄期对水泥稳定碎石的强度、模量与疲劳损伤性能影响显著,龄期越短,荷载对水泥稳定碎石材料产生的损伤越大,施工期造成的疲劳损伤将直接导致路面运营期的疲劳寿命大大缩减,为保证运营期的路面使用寿命,应严格控制短龄期情况下重载车辆的通行,包括施工车辆。

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地下水对黄土群桩基础影响的试验研究

王文良, 王晓谋, 马溪

中国公路学报. 2015, 28(9): 16-23.

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为了研究地下水上升对桩基础承载能力及变形的影响,通过室内承台-桩-土自身体系的模型试验,对在竖向荷载作用下地下水位较低以及地下水缓慢上升时桩基础沉降、地基附加应力及桩与承台的荷载分担情况进行了测试,根据模型相似规律对测试数据进行了分析和比较。试验结果表明:在地下水上升时桩基础的Q-S曲线表现出非线性,呈现出明显的陡降形;与水位不变的情况相比,在有地下水上升的情况下,基础沉降中不可恢复的塑性变形所占的比例增大;在荷载不变的情况下,水位的上升会造成桩端阻力和侧阻力快速、明显下降,基础沉降迅速增大数倍,对建(构)筑物的安全使用影响很大;地下水上升时土体附加应力均随着时间的增长而增长;加水后由于土含水量的增加,土体变软,力学性质变差,沉降发展加快,土体承担的荷载比例缓慢增加,直到桩基呈现出刺入型破坏特征时,增长速度才加快。

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基于公路三维线形几何特性的行车安全分析

符锌砂, 葛婷, 李海峰, 龙立敦, 王晓飞

中国公路学报. 2015, 28(9): 24-29.

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为了明确传统公路平、纵线形分离设计思想存在的不足及对行车安全的影响,从公路三维线形本质出发,采用空间曲率和挠率对现有线形几何特性进行描述,建立了基于二维设计要素的公路三维线形描述模型;利用SPSS分别建立了高速公路和双车道公路相邻路段平均曲率差、挠率差与事故率之间的关系模型。研究结果表明:公路线形设计时平纵线形的叠加并不能保证组合线形在三维空间中的连续性,当二维线形要素变化时,组合线形的连续性会存在不同程度衰减;空间曲率和挠率的突变量大小与行车安全强相关,其中曲率的连续对行车安全起主导作用,公路真三维线形设计应至少保证二阶几何连续。

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大跨度桥梁竖弯涡振限值的主要影响因素分析

陈政清, 黄智文

中国公路学报. 2015, 28(9): 30-37.

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为了合理确定大跨度桥梁的竖弯涡振限值,首先综述了其规范值和取值依据,讨论了其主要影响因素,包括人体舒适性和行车安全;然后分别依据人体承受全身振动的评价方法和行车视距的要求,分析了考虑人体舒适性和行车安全影响的大跨度桥梁竖弯涡振限值。研究结果表明:人体舒适性是确定桥梁竖弯涡振限值时必须考虑的因素;大跨度桥梁竖弯涡振频率低,桥上工作人员可能因涡振产生极不舒适的运动病感觉,其对应的涡振限值也最严格;大跨度桥梁的高阶模态涡振可能会对行车视距造成干扰,此时行车安全成为确定涡振限值的重要因素。

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型钢-混凝土组合加固装配式板梁桥铰缝试验

王银辉, 罗征, 周怀治, 何伟南

中国公路学报. 2015, 28(9): 38-45.

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为了研究采用型钢-混凝土组合加固的装配式板梁桥铰缝的受力性能和加固效果,对5组采用不同措施加固的模拟铰缝试件进行了静力加载试验研究。着重考察了各铰缝试件的破坏过程、破坏形态、裂缝发展情况、荷载-挠度曲线及极限荷载,根据试验结果分析了型钢-混凝土组合法加固的铰缝试件破坏机理,建立了加固试件的斜截面弯剪破坏计算模型并推导了承载能力计算公式。研究结果表明:采用型钢-混凝土组合加固后的铰缝表现为典型的斜截面弯剪破坏,具有较高的承载能力、刚度和良好的延性。

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多参考点脉冲锤击法识别桥梁模态柔度的实践

周云, 易伟建, 蒋运忠, 谢利民, 米斯特

中国公路学报. 2015, 28(9): 46-56.

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为了验证利用多参考点脉冲锤击法识别桥梁模态柔度的理论和实现方法,利用1根3个自由度悬臂梁结构验证了该理论和方法的可行性,并将该方法应用到实际桥梁的结构识别中,对2座旧桥分别进行了多参考点脉冲锤击法动力试验以及相应的静载试验。通过对钢-混凝土组合结构桥梁的模态试验,研究了多种参考点的选择方法,以比较参考点选择的不同对桥梁柔度计算结果的影响。研究结果表明:利用从多参考点脉冲锤击法动力实测数据的频响函数中直接获取的模态柔度,可估算结构在载荷下的位移,将其与结构静载试验获得的结构位移进行对比,结果可作为桥梁结构状况和性能评估的有效指标,并能成功实现对桥梁损伤位置的识别。

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气动力参数对风-车-桥系统耦合动力响应的影响

韩艳, 陈浩, 沈炼, 蔡春声

中国公路学报. 2015, 28(9): 57-66,126.

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结合拉格朗日法和虚功原理并引入模态叠加法建立了风-车-桥耦合振动分析模型,拟合了一套考虑桥梁影响的车辆气动力系数计算公式,完善了风-车-桥耦合振动分析方法,并编制了相应的计算程序。以江顺长江大桥为工程背景,分析研究了车桥系统气动力参数对侧风作用下桥梁和车辆耦合动力响应的影响。研究结果表明:桥梁气动力参数对桥梁耦合动力响应有较大的影响,对车辆耦合动力响应也有一定的影响;车辆气动力参数对车辆耦合动力响应有较大影响,而对桥梁耦合动力响应基本没有影响。

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预应力混凝土简支足尺试验梁变形随机分析

徐腾飞, 吴涤, 汪军, 李本伟

中国公路学报. 2015, 28(9): 67-72.

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为研究预应力混凝土梁正常使用状态下变形的随机性,对3片跨度为30m的公路预应力混凝土简支梁进行了足尺模型全过程加载试验。利用蒙特卡罗模拟与非线性有限元方法,建立了混凝土结构非线性变形的随机分析模型,并利用偏序相关系数表示敏感性系数;利用试验统计参数与随机分析模型,对试验梁的跨中挠度进行加载全过程随机分析与敏感性分析,试验结果与随机分析结果的对比,证明了随机分析的必要性与正确性。结果表明:跨中弯矩接近开裂弯矩时,跨中挠度的变异性显著增加;混凝土截面开裂前,混凝土弹性模量的敏感性最大,而当混凝土截面开裂后,张拉控制应力的敏感性最大;在施工中,应尽量降低张拉控制应力的变异性。

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边界非对称条件下圆形隧道围岩弹性解析

郭风琪, 胡凯, 杨海, 刘鹏

中国公路学报. 2015, 28(9): 73-81.

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为修正实际工程隧道计算分析中采用无限边界条件带来的计算误差,针对浅埋偏压隧道的边界非对称问题展开研究,提出了一种基于边界非对称情况下的浅埋隧道围岩弹性解析解。采用Sagaseta的方法,通过在隧道斜面边界对称位置设置镜像源来求解不同边界条件下的隧道围岩力学问题,并分析了不同参数对计算结果的影响。研究结果表明:斜边倾角越大,临边距离越小,隧道埋深越浅,则由边界条件产生的效应越大;忽略斜边边界会低估地表沉降值。

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基于Winkler地基模型的岩质隧道软弱底板塑性区研究

于远祥, 王兵强

中国公路学报. 2015, 28(9): 82-90.

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为了给侧墙及底板的支护设计及施工提供参考,根据隧道侧墙岩层及其受力特点,将侧墙视为一半无限承载梁,其软弱底板岩体简化为连续的弹性地基,建立了隧道侧墙在支承压力作用下的Winkler弹性地基梁模型,分析了侧墙任一界面上挠度、转角、弯矩及剪力的分布规律,推导了侧墙极限平衡区宽度与隧道埋深、底板岩体的弹性特征值、上覆岩层重度及侧墙应力集中系数、弹性区宽度、弹塑性界面上岩体抗剪强度的关系式。在确定侧墙极限平衡区宽度的基础上,探讨了隧道软弱底板在其侧墙挤压下产生的最大塑性区破坏深度。结果表明:底板最大塑性区破坏深度与隧道埋深、侧墙应力集中系数及其极限平衡区宽度、上覆岩层及底板重度、底板黏聚力及内摩擦角等参数密切相关。

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电动汽车混入条件下的随机用户均衡分配模型

杨扬, 姚恩建, 王梅英, 潘龙

中国公路学报. 2015, 28(9): 91-97.

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为分析电动汽车混入对交通网络的影响,综合考虑出行能耗、旅行时间及充电服务时间等影响因素,确定了电动汽车出行的一般化费用函数,给出了电动汽车混入条件下的交通网络均衡条件,提出了与均衡条件等价的变分不等式模型,讨论了模型解的存在性与唯一性;设计了求解算法,并构建数值算例以验证模型和算法的有效性。研究结果表明:所提出的模型和算法有效、可行;充电设施的建设应根据电动汽车的混入率进行近期规划,同时综合考虑路网交通状态及电网负荷程度等对其进行远期规划,以保证交通网络运行状态的稳定性。

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快速路合流区交通事故影响因素研究

吴勇, 孙棣华, 李蕊, 刘新荣, 梁乃兴

中国公路学报. 2015, 28(9): 98-105.

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为给道路安全设计和交通安全管理提供参考,以名古屋快速路网为例对合流区交通事故特性及其影响因素进行了研究。采用统计分析对事故率随交通密度的变化进行回归,根据其单调性将交通流分为低/高密度非饱和流与饱和流3种状态;利用主成分分析法对各状态下事故诱因的重要性进行鉴别,并对其影响机理进行分析。结果表明:事故率在非饱和流状态下随交通密度呈U形变化,在饱和流状态下随交通密度快速增加;道路线形和交通状态是2个主要的事故诱因,线形连续性越差,事故率越大;随着主线交通密度的增大,合流率对事故的影响增强,在饱和流状态下其为最重要的诱因之一;加速车道是不可忽视的因素,非饱和流状态下车道越长事故率越高,饱和流状态下车道越短事故率越大。

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自动泊车系统路径跟踪控制策略研究

郭孔辉, 李红, 宋晓琳, 黄江

中国公路学报. 2015, 28(9): 106-114.

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为了降低泊车系统对驾驶人车速控制要求,针对泊车过程中驾驶人车速控制失误致使车辆偏离泊车路径最终导致泊车失败的问题,提出了结合定点跟踪的非时间参考的路径跟踪控制策略(Non-Time Based Path Tracking combined with Point Tracking, NTBPTcwPT)。设计了定点跟踪控制律,建立了NTBPTcwPT控制模型,并进行了泊车路径跟踪仿真。结果表明:基于NTBPTcwPT的泊车控制策略降低了控制器对驾驶人速度控制的要求;NTBPTcwPT策略的位姿调整功能提高了泊车成功率;基于NTBPTcwPT策略的控制器可实现车辆规范停放。

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汽车线控转向变角传动比特性研究

宗长富, 韩衍东, 何磊, 王祥

中国公路学报. 2015, 28(9): 115-120.

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为了获得更有利于驾驶人驾驶汽车的变角传动比,以便提高线控转向汽车的操纵性能,研究了汽车线控转向的变角传动比特性。从变角传动比对转向特性的影响入手,通过分析相关的操纵稳定性客观评价指标,确定以横摆角速度增益和转向灵敏度作为变角传动比特性的设计依据;高速段以侧向加速度增益替代转向灵敏度作为变角传动比特性的设计依据,中速段将横摆角速度增益作为设计依据,低速段的变角传动比特性通过主观试验确定,提出了具有变转向增益的变角传动比特性的设计方法。结果表明:变增益方法能够降低驾驶人忙碌程度,提高汽车的路径跟踪性能及行车安全性,改善汽车的操纵稳定性。

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二甲醚燃料与密封橡胶材料相互作用特性分子动力学模拟

李跟宝, 胡依平, 汪熙, 邓顺熙, 高婵娟

中国公路学报. 2015, 28(9): 121-126.

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为解决二甲醚燃料密封材料选型这一瓶颈技术问题,应用分子动力学模拟方法,对二甲醚与不同密封橡胶材料的溶解度参数与扩散系数进行仿真计算。计算结果与文献值符合较好,表明分子动力学模拟这一先进研究手段可被用来评价二甲醚与密封材料的相互作用特性。研究结果表明:非极性橡胶与二甲醚相容性较差,不适宜作为二甲醚密封材料;二甲醚在密封橡胶中的扩散系数大小与橡胶分子结构密切相关,与橡胶极性强弱关系不大;二甲醚在较低丙烯腈含量的丁腈橡胶中的扩散系数相对较小,同时二者具有较好的相容性,因此较低丙烯腈含量的丁腈橡胶具有作为二甲醚燃料密封材料的应用潜力。

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2015年, 第28卷, 第9期　刊出日期：2015-09-20

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