中国公路学报

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封一/四

中国公路学报. 2016, 29(2): 0-0.

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沥青路面纹理分布的分形描述及抗滑性能评价

童申家, 谢祥兵, 赵大勇

中国公路学报. 2016, 29(2): 1-7.

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为了描述沥青路面纵、横向纹理分布特征,基于变异函数理论,建立了路面纹理尺寸分布的半变异函数模型,并按分形几何基本原理,分析路面纹理分形特征与沥青混合料分形结构的关系;然后从沥青混合料的分形结构出发,建立了路面纹理分形维数D_Z与集料粒径分布分形维数D之间的关系,推导并给出了D_Z的计算公式;最后建立沥青混凝土路面常用的AC-13,AC-16抗滑指标与D_Z之间的相关关系。结果表明:路面纹理尺寸在纵、横方向的分布均具有分形特征,并且其分布特征可用路面纹理分形维数D_Z来描述;AC-13,AC-16路面构造深度、摆值与D_Z之间服从二次抛物线分布,说明以路面纹理分形维数D_Z作为路面抗滑性能评价指标是合理的。

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纤维沥青混凝土低温性能试验及温度应力计算模型

高丹盈, 黄春水

中国公路学报. 2016, 29(2): 8-15.

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为了研究纤维沥青混凝土低温性能及其路面温度应力计算方法,通过聚酯纤维沥青混凝土约束试件温度应力试验(TSRST),分析了纤维体积率和长径比对沥青混凝土低温抗裂性能的影响,建立了考虑纤维含量特征参数影响的纤维沥青混凝土TSRST试验参数计算模型和纤维沥青混凝土温度应力计算模型。研究结果表明:纤维含量特征参数能综合反映纤维体积率和长径比对沥青混凝土低温抗裂性能的影响,在所进行的试验范围内,聚酯纤维沥青混凝土的最佳纤维体积率、长径比和纤维含量特征参数分别为0.35%、324和1.13。

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经编复合聚酯玻纤布防反射裂缝性能试验

周刚, 李汝凯, 王火明, 李文辉

中国公路学报. 2016, 29(2): 16-22.

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为了给实体工程推荐较优的防反措施,针对重载条件下复合式路面的反射裂缝问题,考虑荷载、模型等因素的影响,进行了经编复合聚酯玻纤布防裂性能试验研究。采用MTS疲劳加载试验和滚动荷载疲劳加载试验,对3种不同防裂材料的防反性能进行分析,并分析了3种不同防裂材料防治和延缓反射裂缝的作用机理。研究结果表明:荷载型反射裂缝产生的因素中,剪切应力所占的权重远高于弯拉应力;3种不同防裂材料中,经编复合聚酯玻纤布抗裂性能最好;玻纤格栅的抗裂性能主要体现在防治裂缝产生阶段,聚酯玻纤布的抗裂性能主要体现在延缓反射裂缝的扩展阶段,而经编复合聚酯玻纤布在防治裂缝的产生和延缓裂缝扩展阶段的抗裂性能均优于聚酯玻纤布和玻纤格栅。

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索体腐蚀对锚索结构锚固性能的影响

李富民, 刘贞国

中国公路学报. 2016, 29(2): 23-31.

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为了给侵蚀环境下锚索结构长期锚固性能评估与设计提供参考,考虑锚固受力时的围岩约束因素,设计制作了外包钢管圆柱形素水泥浆中置钢绞线短黏结试件模拟锚索结构单元,采用直流通电方式使钢绞线实现5%、10%和15%三个不同程度的腐蚀率,然后通过静力拔出试验观察锚固受力过程,获取黏结-滑移曲线,定义锚固特征参数,分析腐蚀对锚固性能的影响规律,建立黏结-滑移本构关系经验模型。结果表明:围岩约束显著提高了锚固强度和延性性能;腐蚀程度对黏结-滑移曲线特征产生很大影响;与无腐蚀锚索相比,当腐蚀率小于15%时,腐蚀锚索锚固强度最大可提高至2.5倍左右,但正常工作刚度和延性指数则可分别降低至12%和0.32%左右。

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桥梁顶推法施工研究现状及发展趋势

赵人达, 张双洋

中国公路学报. 2016, 29(2): 32-43.

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为了促进桥梁顶推法施工技术的发展,对目前桥梁建设中广泛应用的顶推法施工技术进行了综述,着重介绍和总结了顶推施工中导梁参数的确定方法、梁体施工精度对顶推过程产生的影响、梁体顶推过程受力分析、顶推过程中局部受力分析及改善措施、顶推法施工控制等研究成果。研究结果表明:多点顶推过程中的局部受力状态、施工误差对梁体局部受力的影响以及下部结构采用拉索加固法时的索力优化问题仍较为突出;研究指出了近几年在中国发展起来的步履式顶推施工法所存在的一些问题,探讨了今后顶推法施工的发展趋势。

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拥堵运行状态下新沂河大桥车辆荷载模型

宗周红, 杨泽刚, 夏叶飞, 袁微微

中国公路学报. 2016, 29(2): 44-51.

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为了分析拥堵运行状态下桥梁车辆荷载,基于动态称重系统(WIM)监测信息,考虑车重和总轴距参数的相关性,研究拥堵运行状态下新沂河大桥车辆荷载模型。首先基于期望最大化算法(EM法)进行车重和车重集度的边缘分布拟合,运用Copula理论进行模型的选择,并运用随机数生成方法得到拥堵运行状态下的随机车流;其次基于平衡更新过程理论和桥梁影响线,推导不同评估基准期内车辆荷载效应最大值分布函数,对新沂河大桥在拥堵运行状态下的车辆荷载效应进行了研究。结果表明:考虑车辆参数相关性后,拥堵运行状态下车辆荷载模型比不考虑相关性时要大10%;对于新沂河大桥来说,拥堵运行状态是一种比较危险的状态,左幅的荷载等级达到了公路-Ⅰ级的1.8倍,右幅的荷载等级达到公路-Ⅰ级的2.1倍;该研究可为桥梁养护管理和拥堵应急处置提供参考。

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海洋环境下近海桥梁橡胶隔震支座性能劣化试验

马玉宏, 罗佳润, 崔杰, 沈朝勇, 周福霖

中国公路学报. 2016, 29(2): 52-61.

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为探讨橡胶隔震支座在海洋环境下的性能劣化规律,综合考虑橡胶支座的材料组成、实际使用荷载和所处环境,确定老化、海水腐蚀及使用荷载等影响其性能的主要因素,对多个橡胶支座开展了老化、海蚀及使用荷载试验,并进行了试验前后的对比,详细分析了支座性能的变化规律。最后,在实际工程中引入分项系数来综合考虑支座所处的环境因素及载荷作用,进而对支座力学性能进行预估。结果表明:在多种因素综合作用下,老化的影响最不利;支座生产质量的好坏直接决定其受影响程度,单纯海蚀试验下,质量优良的支座性能受到的影响较小,而质量有缺陷的支座受到的影响极大;海蚀试验、多种荷载作用试验会使支座的刚度变小,说明长期作用可能引起支座竖向变形过大,造成内部损伤,无法保证其在正常使用时的稳定性、舒适性和安全性。

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HPFL-粘钢联合加固RC柱轴压承载力计算

黄华, 刘伯权, 王毅, 史金辉, 卢永刚

中国公路学报. 2016, 29(2): 62-70.

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为研究加筋高性能砂浆(HPFL)-粘钢联合加固混凝土柱的轴心抗压承载能力,进行了8根HPFL-粘钢联合加固RC柱轴压试验,结合国内已有的35根HPFL加固柱轴压试验结果,分析了加固柱的破坏机理和承载力影响因素,并提出此类加固柱轴压承载力计算方法。研究结果表明:此类加固柱共同工作性能良好,极限承载力提高了22%~52%;角钢倒角对钢绞线早期剪断有很大影响;粘贴角钢时加固箍筋强度折减系数取0.55,若无粘贴角钢并对构件进行适当倒角时可取0.72,倒角直径大于边长1/3时可取1.0;钢板表面砂浆的承压有效利用系数取0.7,其余部分取0.3;提出的承载力公式计算值与试验值符合较好,可用于轴压柱加固承载力计算。

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基于位移的中等跨径减隔震桥梁抗震设计方法

石岩, 王东升, 孙治国

中国公路学报. 2016, 29(2): 71-81.

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为了给新建减隔震桥梁设计和既有桥梁减隔震加固设计提供参考,以中等跨径的公路桥梁为研究对象,结合中国的抗震设计规范和减隔震支座技术标准,提出一种基于位移的抗震设计方法。该设计方法给出了选择减隔震支座和估计设计目标位移的方法,从串联体系受力特点的角度提出了桥墩-支座体系的位移分配方法,设计中允许桥墩屈服,但通过控制损伤程度确保震后不需要修复,也要求进行支座的安全性检验。构造了具有不同外形特征和不同跨径的36座连续梁桥进行减隔震设计,并通过动力时程分析验证了设计方法的可行性。研究结果表明:提出的设计方法能够较好地预测主梁的位移需求,易于把握支座和桥墩的性能状态;该设计方法也适用于非规则桥梁,可通过横向位移变异系数判断主梁的横向位移变形模式。

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干湿交替喷射混凝土硫酸盐侵蚀试验

牛荻涛, 王家滨, 马蕊

中国公路学报. 2016, 29(2): 82-89.

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为了研究隧道衬砌混凝土抗硫酸盐侵蚀性能,针对隧道单层衬砌结构常用的喷射混凝土,考虑施工方式、钢纤维掺入等因素,对喷射混凝土硫酸盐侵蚀性能进行分析。采用干湿交替加速侵蚀法,分析普通混凝土与喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能差异;随后,采用X射线衍射(XRD)、综合热分析(TG-DSC)和扫描电子显微镜(SEM),对侵蚀后喷射混凝土产物的物相组成及微观形貌进行观察。研究结果表明:经硫酸盐侵蚀后,喷射混凝土基本性能损伤速度低于普通混凝土,而钢纤维喷射混凝土抗硫酸盐侵蚀性能最优;喷射混凝土硫酸盐侵蚀破坏方式从初期钙矾石破坏转变为后期钙矾石、石膏复合破坏;随着干湿交替次数增多,试件中钙矾石及石膏含量增加,氢氧化钙及水化硅酸钙含量降低。

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某深埋分岔隧道空间荷载结构计算方法

丁文其, 郑康成, 金威

中国公路学报. 2016, 29(2): 90-97.

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为了对分岔隧道毛洞数值模型作进一步优化,考虑施工措施和过程,建立精细化模型,对分岔隧道进行了有限元数值分析计算,并与毛洞开挖结果对比,总结得到分岔隧道荷载空间分布规律,根据岩体松动范围、衬砌内力和衬砌表面接触压力在隧道纵向上的变化规律,引入净距影响系数,在《公路隧道施工技术细则》连拱隧道荷载计算方法的基础上进行改进,得到分岔隧道荷载计算新方法--空间荷载结构法,并应用于三维壳单元隧道荷载结构模型。结果表明:随着隧道净距的增大,塌落荷载值逐渐减小并因此产生隧道纵向上的弯矩;该方法计算得到的衬砌受力更符合分岔隧道实际受力情况。

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深埋软岩大变形偏压公路隧道3层支护结构受力变形特征

晏长根, 罗鑫, 王凯, 石玉玲, 杨晓华

中国公路学报. 2016, 29(2): 98-107.

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为分析深埋软岩大变形偏压公路隧道变形与荷载作用特征,以成武高速武都西隧道工程为依托,选取2处典型断面开展现场测试工作,研究衬砌变形及围岩与第1层初支间的接触压力、第2层初支与第1层初支间的接触压力、第2层初支与二衬间的压力随时间的变化规律及分布特征。最后,将变形结果与现有规范进行了对比。结果表明:现有公路隧道的收敛稳定判别标准对于深埋软岩大变形偏压公路隧道难以适用;深埋软岩大变形偏压公路隧道围岩压力分布的"猫耳朵"特征不明显,而是呈现出与岩层走向一致的椭球形压力分布形态;其偏压公路隧道第1层初支、第2层初支全部受压、二衬支护结构局部受拉;从里到外3层支护结构分担平均压力比例分别为58%、13%、29%,且在支护结构不同部位3层支护结构围岩压力分担比例差异较大。

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基于整数非线性规划的城市常规公交线网优化设计

俞礼军, 梁明苹

中国公路学报. 2016, 29(2): 108-115,135.

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为了解决现有公交线网设计优化模型及其求解算法中存在的很少考虑相邻线路的换乘、求解出的不同线路有大量站点重复、很难用于大规模实际网络的问题,建立了以发车频率为基本决策变量,以乘客时间成本与运营企业成本之和最小为目标,以运营条件为约束的整数非线性规划最优公交线路设计模型,并为新模型设计了改进的模拟退火算法。运用新算法求解模型可同时确定公交网络和相应线路的发车频率。将模型与算法应用到大规模示例网络公交线路设计,并针对设计的公交线网分析其敏感度。结果表明:所提出的模型与算法计算结果稳定,能消除不同线路有大量站点重复现象,且能够用于大规模网络,表明该模型是有效的;不同于传统的公交线网优化设计,提出的方法仅要求规划者有相对较少的专业背景知识,因而对于公交线路设计可起到良好的决策支持作用。

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基于分层布局的城市群综合客运枢纽优化模型

李婷婷, 宋瑞, 何世伟, 黎浩东

中国公路学报. 2016, 29(2): 116-122.

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为优化城市群综合客运枢纽布局,提出了基于城市群的分层轴辐式综合客运枢纽网络,在分层枢纽选址模型的基础上,设计了更小规模的变量和约束描述该网络,加入枢纽覆盖范围约束和城市群枢纽数量约束,构建了综合客运枢纽分层布局优化模型,并用优化软件Cplex求解,最后以Turkey Data设计算例验证了模型的有效性。结果表明:考虑枢纽覆盖范围和城市群枢纽数量的限制能大大减少模型求解时间,所得的枢纽布局方案更具公平性并更符合实际;枢纽覆盖范围和通道固定成本对枢纽布局方案影响较大;枢纽规划部门应对枢纽覆盖范围和通道固定成本进行调研,以制定合理的枢纽布局方案。

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基于禁忌搜索的交叉路口自治车辆调度方法

刘明剑, 谭国真, 魏欣, 丁男, 孙亮

中国公路学报. 2016, 29(2): 123-129.

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为了解决现有交叉路口自治车辆调度策略存在的盲目调度和缺乏前瞻性的问题,采用禁忌搜索算法,设计了一种基于车路协作模式的自治车辆交叉路口调度策略,对车辆的时空轨迹进行数据离散化建模,并建立车辆冲突关系矩阵,通过消减车辆间的冲突关系,使得单位时间内更多车辆请求预留成功,在保证行车安全前提下,提高交叉路口的吞吐量。结果表明:在AIM仿真平台进行在线仿真验证中,相对于传统的先来先服务(FCFS)和信号控制策略,基于禁忌搜索的调度优化策略无论是在平衡还是不平衡的交通状况下的性能均优于上述2种策略,证明了该策略的有效性。

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乘用车子午线轮胎泵浦噪声预报与优化方法

危银涛, 冯启章

中国公路学报. 2016, 29(2): 130-135.

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为了辨识轮胎花纹噪声的频谱特征,达到精确预报轮胎噪声的目的,通过室内转鼓试验确定了泵浦噪声机理与声源特性,在此基础上建立了轮胎泵浦噪声预报的半经验模型方法,并将该方法得出的噪声预报结果与雕刻轮胎室内噪声试验结果进行对比,最后,利用所开发的预报软件,提出了轮胎花纹错动优化方法。研究结果表明:该方法可以预报任意场点的噪声,预报结果与试验结果吻合较好;研究结论对优化轮胎花纹、提高轮胎噪声的声品质具有较为重要的意义。

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沥青混凝土单刀铣削阻力计算模型与试验修正

汪学斌, 胡永彪, 陆鹏震

中国公路学报. 2016, 29(2): 136-142.

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为计算沥青混凝土单刀铣削阻力,在分析其破坏过程和单刀铣削厚度变化特征基础上,将单刀变厚度旋转铣削瞬间过程视为等厚度平移铣削,以刀具铣削合速度为平移切削速度,在Merchant岩石切削模型的基础上,结合沥青混凝土常温剪切破坏特性建立单刀铣削阻力计算模型,分析铣削阻力计算值峰值与实测值峰值间的误差及其来源,并以铣削速比和铣削线速度为自变量对单刀铣削阻力计算公式加以修正。结果表明:在给定相对误差上下限为±15%时,修正后铣削阻力理论计算值的置信度为0.91;单一铣削循环中铣削阻力计算值与实测值随转角变化过程一致,线性相关系数为0.95;计算模型可为单刀铣削阻力的计算及预测提供参考。

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2016年, 第29卷, 第2期　刊出日期：2016-02-20

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