中国公路学报

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封一/四

中国公路学报. 2016, 29(4): 0-0.

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SMA沥青混合料抗冲刷性能评价

周志刚, 李帅帅, 刘旭光, 俞文生, 杨志峰

中国公路学报. 2016, 29(4): 1-7.

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为了研究动水冲刷作用对沥青混合料性能的影响,利用自研的动水冲刷装置,针对不同空隙率的SMA-13沥青混合料进行动水冲刷试验,比较动水冲刷前后试件渗水系数、抗压强度、劈裂强度和质量等参数的变化;参照《公路沥青路面施工技术规范》中沥青混合料水稳定性评价标准,提出了基于动水冲刷前后抗压强度比和劈裂强度比的沥青混合料抗冲刷评价指标及标准建议值。研究结果表明:动水冲刷作用对沥青混合料性能有不利影响,空隙率不同,影响程度不同;抗压强度和劈裂强度均随空隙率增大而减小,空隙率8%左右的沥青混合料受动水冲刷后其衰减程度最大;动水冲刷后,渗水系数略有增大,质量损失随空隙率的增大而增加,但增加速率逐渐放缓。

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均质性对沥青混合料应变场分布的影响

谭忆秋, 邢超, 张磊, 任俊达

中国公路学报. 2016, 29(4): 8-13.

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为研究沥青混合料均质性对应变场分布影响,揭示材料分布与应变场分布之间的关系,首先,采用数字散斑方法得出间接拉伸试验沥青混合料应变场分布,并与沥青混合料灰度分布进行对比;其次,基于灰度分布提出均匀性评价指标——均质性指数,并通过均质性指数评价不同最大公称粒径沥青混合料均匀性;最后,通过均质性指数建立沥青混合料均匀性与应变场分布之间的联系。结果表明:应变场局部峰值区域灰度值变化较大,谷值区域灰度值变化较小;均质性指数方法是一种有效表征材料局部分布均匀性方法,相同评价尺度下,小粒径沥青混合料均匀性较好;均质性指数大的局部区域产生应变场峰值,均质性指数小的区域产生应变场谷值。

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城市生活垃圾焚烧飞灰在沥青混合料中的应用

谭巍, 李菁若, 季炜, 杨玉飞

中国公路学报. 2016, 29(4): 14-21.

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为了探索将城市生活垃圾焚烧飞灰用于沥青路面的适用性,采用综合热分析仪、扫描电镜、比表面积和孔径分析仪等手段对飞灰热性能、表观形貌、比表面积和孔径进行表征;其次分析飞灰沥青混合料路用性能及其影响因素;最后,研究飞灰沥青混合料重金属浸出性能。结果表明:飞灰在沥青混合料各种施工温度下,热稳定性良好、热失重小;飞灰表面多微孔,比表面积、孔径、孔容均比矿粉大,易于吸附沥青组分;飞灰沥青混合料路用性能与飞灰物化特性息息相关,其中水稳定性能最为敏感,与飞灰多微孔及其组分中含有的可溶盐、遇水反应体积膨胀物有关;飞灰经水解提前释放膨胀损伤力后,飞灰掺量(质量分数)2%的沥青混合料路用性能均满足规范要求;飞灰沥青混合料重金属浸出种类及浸出毒性大大降低,除飞灰掺量4%、5%的试件中Pb的全阶段浸出浓度加和超过饮用水标准外,其余均低于饮用水标准,显示出飞灰在沥青路面中的应用对其重金属浸出具有较好的抑制作用。

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巴东组碎屑土夹层的非饱和蠕变经验模型

祝艳波, 余宏明

中国公路学报. 2016, 29(4): 22-29.

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为预测基质吸力对巴东组碎屑土夹层蠕变行为的影响,开展其非饱和蠕变经验模型的研究。基于碎屑土夹层的非饱和蠕变试验,尝试改进Singh-Mitchell蠕变模型、Mesri蠕变模型:首先选取幂函数分段描述应变-时间关系曲线的各阶段,拟合模型参数与基质吸力关系,建立包含基质吸力的改进Singh-Mitchell蠕变模型、Mesri蠕变模型;其次根据蠕变曲线特点,对应力-应变曲线、应变-时间曲线进行非线性拟合,构建包含基质吸力-应力-应变-时间的非饱和蠕变经验模型;最后对比了3种蠕变模型的预测精度。结果表明:改进的Mesri模型基本能预测碎屑土夹层的蠕变全过程,虽然当偏应力水平增高时,预测值与试验值存在偏差,但其精度基本能够满足工程应用要求;提出的非饱和蠕变模型预测效果一般,改进的Singh-Mitchell模型预测效果最差。

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基于全球导航卫星系统的桥梁健康监测方法研究进展

余加勇, 邵旭东, 晏班夫, 朱平

中国公路学报. 2016, 29(4): 30-41.

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为了促进全球导航卫星系统(GNSS)桥梁健康监测方法的发展,详细综述了GNSS监测方法在各国桥梁健康监测领域的学术研究现状、热点方向、发展机遇及挑战。首先分别从初期监测试验、桥梁荷载试验和桥梁健康监测系统等方面对GNSS监测技术的试验研究进行了系统梳理;接着分别从多传感器监测技术、伪卫星增强技术、一机多天线技术、单频接收机监测技术等方面对GNSS信号采集方法进行了分析;然后从实时动态差分(RTK)技术、网络RTK(NRTK)技术、精密单点定位技术、信号降噪方法等方面对GNSS信号处理方法进行综合阐述;最后指出GNSS监测技术发展机遇以及面临的关键问题。综合分析表明:GNSS监测技术能实现高精度、全自动、全天候、三维的桥梁动态变形监测,有望成为一种理想的桥梁健康监测方法。

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宽幅钢箱梁斜拉桥空间行为数值分析

贺拴海, 梅晓亮, 刘鹏, 王凌波, 宋一凡

中国公路学报. 2016, 29(4): 42-49,58.

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为研究港珠澳工程青州航道斜拉桥的力学性能,分别采用空间梁单元模型和板壳精细化模型对施工阶段、成桥状态和运营阶段进行了仿真模拟分析,研究了施工、成桥和运营状态下青州航道桥的空间受力行为,分析了悬拼阶段及成桥状态下箱梁的横向变形,并对比分析了2种模型的计算结果。研究结果表明:考虑几何非线性的梁单元模型可分析宽幅钢箱梁斜拉桥的主要纵向受力行为,但不能准确反映桥塔及结构的横向受力状态;钢箱梁悬拼过程中横向变形以弯曲变形为主,翘曲等影响较小,桥面吊机前支点反力是引起梁段横向错缝过大的主要因素;成桥后主梁在自重与索力作用下的横向变形并不均匀,无索区箱梁边腹板处相对于桥面中心线下挠,而索区相对于桥面中心线处上挠,横截面的翘曲现象明显。

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氯盐环境下预应力混凝土梁桥氯离子扩散效应及其空间概率分析

彭建新, 吴婷婷, 胡守旺, 张建仁, 邵旭东

中国公路学报. 2016, 29(4): 50-58.

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为了研究压应力状态下氯离子侵蚀规律,首先修正考虑环境温度、湿度、荷载效应、混凝土与氯离子结合效应以及混凝土自身劣化效应影响的氯离子扩散模型,接着进行压应力状态下试块的氯离子扩散试验,并将修正模型计算值与试验值进行对比来验证其适用性,最后考虑环境、材料参数的空间变异性,建立预应力混凝土梁桥开始腐蚀的空间可靠度模型,对一座服役5年的梁桥进行开始腐蚀概率预测。研究结果表明:提出的氯离子扩散修正模型预测值与试验和实桥实测值均吻合较好;不考虑空间变异性时,实桥考虑劣化效应的100年时的开始腐蚀概率是不考虑时的1.72倍,不考虑荷载效应的比考虑的高1.88%,混凝土与氯离子结合效应R₁=0.89的开始腐蚀概率较R₁=0.77和R₁=0.85分别增加了2.71%和0.80%;考虑空间变异性并考虑劣化效应的要提高10.63%,考虑荷载效应和不考虑荷载效应分别提高10.58%和11.14%,当R₁取0.77,0.85,0.89时分别提高10.76%、10.90%、9.43%。

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多塔悬索桥主缆与鞍座抗滑解析计算方法

柴生波, 肖汝诚, 王秀兰, 任翔

中国公路学报. 2016, 29(4): 59-66.

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为指导多塔悬索桥初步设计时参数取值,提出了一种多塔悬索桥中塔主缆与鞍座抗滑安全系数的解析计算方法。将主缆在纵桥向等效为一系列弹簧,通过研究最不利加载工况下活载引起的桥塔两侧主缆内力变化,给出了鞍座两侧主缆松紧比的解析公式,并据此求得主缆抗滑安全系数。建立四塔及五塔有限元模型对提出的公式进行了验证,给出了通过恒活载比值、主缆垂跨比确定桥塔刚度上限的图表,分析了桥塔刚度、恒活载比值以及主缆垂跨比等设计参数对主缆抗滑安全性的影响。结果表明:采用提出的公式计算主缆鞍座抗滑安全系数精度较高;活载与恒载比值、塔缆刚度比值对抗滑稳定性影响较大,垂跨比对于主缆抗滑的影响取决于桥塔刚度。

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基于贝叶斯推理的随机模型修正方法

万华平, 任伟新, 黄天立

中国公路学报. 2016, 29(4): 67-76,95.

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为了解决常规优化方法存在的梯度计算困难、病态、非唯一解等问题,采用贝叶斯方法来实现随机模型修正,同时为了加快贝叶斯方法推断修正参数的后验概率密度的速度,将高斯过程替代模型技术和基于延缓拒绝自适应的Metropolis(DRAM)算法的先进马尔科夫链蒙特卡罗(MCMC)方法用于贝叶斯推断,最后,用一斜拉人行桥实例来验证基于贝叶斯推理的随机模型修正方法。结果表明:贝叶斯方法的修正结果与实测结果吻合较好,验证了基于贝叶斯推理的随机模型修正方法的可行性。

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基于单索理论的多塔悬索桥简化计算模型

曹鸿猷, 陈志军, 吴巧云, 朱宏平, 康俊涛

中国公路学报. 2016, 29(4): 77-84.

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为解决初步设计阶段采用挠度理论模型进行多塔悬索桥静力计算时面临的非线性方程数量剧增和收敛性问题,基于单索理论提出了多塔悬索桥在最不利荷载工况下结构控制参数计算的简化模型。根据加劲梁对悬索桥结构整体刚度贡献的研究将挠度理论模型简化为仅由1个积分方程控制的单索模型;然后,根据桥塔的变形协调条件,建立了考虑跨间耦合受力的多塔悬索桥的简化计算模型;最后,以1座三塔四跨悬索桥为例,分别采用有限元法、基于挠度理论和单索理论的解析模型对6种活载工况进行了计算。结果表明:在活载控制工况下,2种解析模型的计算结果间差异很小;与有限元结果相比,简化模型计算所得的加劲梁位移及缆索内力的最大相对误差均在5%以内;提出的方法不仅形式简单还具有较高的精度,可用于大跨度多塔悬索桥的简化计算。

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可液化河谷场地简支梁桥的地震反应分析

王晓伟, 李闯, 叶爱君, 商宇

中国公路学报. 2016, 29(4): 85-95.

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为分析可液化河谷场地简支梁的地震反应,首先基于OpenSees,采用二维场地-结构整体化模拟方法对某离心机试验进行了数值模拟,并验证模拟方法的可靠性;然后建立了一座典型河谷场地-三跨简支梁桥的有限元模型,分析场地液化与否对场地及简支梁桥各部件地震反应的影响。结果表明:与输入地震的加速度谱相比,液化场地可延长地表土体加速度反应的卓越周期;与场地未液化相比,场地液化可导致地面大变形,桩基础在桩顶和土层分界处的弯矩、桥墩倾斜程度、滑动支座位移均有所增加,但场地液化与否对墩底弯矩的影响很小。

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基于极限平衡与上限法的隧道循环进尺分析(英文)

梁桥, 孙志彬, 潘秋景, 杨小礼

中国公路学报. 2016, 29(4): 96-106.

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为了研究隧道开挖过程中循环进尺的合理性和安全性,提出了隧道掌子面与循环进尺相结合的2种破坏模式,即循环进尺段的局部坍塌、掌子面与循环进尺段的整体坍塌,分别采用极限平衡法与上限法推导了循环进尺计算公式。通过综合考虑2种破坏模式下的循环进尺产生条件,建立了非均衡支护压力、黏聚力、内摩擦角等指标之间的相互关系。研究结果表明:循环进尺与掌子面的稳定存在关联,且掌子面的稳定是主控条件,在施工中需重点关注掌子面正前方土体加强;同时,当掌子面与循环进尺处于局部坍塌状态,则循环进尺主要受黏聚力控制,施工中可采用最大循环进尺,如处于整体坍塌,则循环进尺易受各指标影响;实际设计施工中可采用提出的图表优化得到最佳循环进尺。

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高速公路小半径路段标志与标线的组合设置

郭忠印, 乔亚丹, 宋灿灿

中国公路学报. 2016, 29(4): 107-113.

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为了寻求高速公路小半径路段标志与标线的较优组合,借助驾驶模拟仪器,对设置于小半径路段的3种典型标志与标线组合进行对比试验,从速度、横向偏移量、转弯位置、操作负荷以及注视行为5个角度考量,并结合小波分析理论,提出用转向盘转角系数的高频能量值作为高速公路自由流状态下驾驶操作负荷的评价标准。结果表明:现行规范中的急弯减速慢行标志形象有余而远视效果不足;纵向减速标线配合线形诱导标诱导效果更好,能够辅助驾驶人更平顺地通过小半径路段;横向减速标线会增加断面车速的离散程度;警告类型的标志与标线组合不当或设置位置不当,会影响驾驶人判断,产生驾驶人过早转弯等负面影响,因此在设计中应根据实际需要适当地选用标志与标线进行组合设置。

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城市快速路交织区通行能力估计模型

孙剑, 胡家琦, 孙杰

中国公路学报. 2016, 29(4): 114-122.

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为探究城市快速路交织区通行能力的特征及影响因素,选取上海市快速路60处典型交织区,利用其1年的交通流检测数据,首先根据交通流量-速度曲线确定20个可获取实际通行能力的交织区瓶颈点,然后利用统计分析计算各交织区通行能力,并分析典型因素对通行能力的影响,进一步提出适合城市快速路交织区运行特征的新通行能力估计模型,并与HCM2010中交织区通行能力回归模型和理论模型进行对比分析。结果表明:提出的模型对通行能力估计误差(3.6%),优于HCM2010模型(10.4%)和理论模型(25%);交织流量比、汇出流量比与通行能力之间存在对数函数关系,而交织长度、车道数则与通行能力存在线性关系;提出的模型适用性较好,尤其在交织流量较大的交织区,能更符合城市快速路交织区运行特征。

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基于驾驶绩效的车载信息系统操作分心判定模型

马艳丽, 顾高峰, 高月娥, 马勇

中国公路学报. 2016, 29(4): 123-129.

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为了探寻操作车载信息系统(IVIS)时的驾驶分心识别方法,采用方差分析法验证了驾驶绩效指标作为驾驶分心判定变量的有效性;开展了基于驾驶绩效的IVIS操作分心试验,获取驾驶绩效指标数据及前方道路场景视频,根据IVIS操作条件下的驾驶绩效数据,采用支持向量机(SVM)分类算法构建了基于驾驶绩效的IVIS操作分心判定模型,并利用试验数据验证了模型的有效性。结果表明:采用SVM模型能够对驾驶人的分心状态进行判定,使用RBF核函数时,驾驶分心识别准确率为89.86%,高于使用Sigmoid核函数和多项式核函数时的正确率;该模型能够有效地对驾驶人的分心状态进行判定,可为驾驶分心控制策略提供数据支持。

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基于遗传优化K均值聚类算法工况识别的混合动力汽车能量管理策略

詹森, 秦大同, 曾育平

中国公路学报. 2016, 29(4): 130-137,152.

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针对目前基于工况识别的混合动力汽车能量管理策略中工况识别算法的局限性和缺点,应用K均值聚类算法进行工况识别,并结合等效燃油最小能量管理策略(ECMS)实现对整车的能量管理。具体方法为:选定4种典型城市循环工况,根据等效燃油最小能量管理策略,得到4种典型工况下不同等效燃油系数与油耗之间的关系,根据所得每种典型工况均有相应的最优等效燃油系数和最优需求功率分配方式的分析结果,对某随机行驶工况采用遗传优化后的K均值聚类算法进行识别,获得随机工况当前所属的工况类别,结合所属工况类别对发动机和电机的功率进行实时优化分配。仿真结果表明:所制定的能量策略同未采用工况识别的能量管理策略相比,车辆综合油耗下降了7.47%,电池荷电状态变化更加平稳,而且能更好地维持在电池效率较高的区域。

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四轮轮毂电机驱动电动汽车建模与仿真

靳彪, 张欣, 彭之川, 席利贺

中国公路学报. 2016, 29(4): 138-144.

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为了进行四轮轮毂电机驱动电动汽车操纵稳定性控制算法的研究,针对一种四轮轮毂电机驱动电动汽车,分析电动汽车各个部件的工作组成,根据试验样车的整车参数和电机特性,利用MATLAB/Simulink软件建立7自由度四轮轮毂电机驱动电动汽车仿真模型。仿真模型采用模块化设计,建立了整车动力学模型、整车控制器模型、轮胎模型、以及对加速踏板开度和变化率进行模糊推理来计算驾驶人需求扭矩的驾驶人加速意图模型和基于非线性回归法中的三角形三次插补法的轮毂电机模型,并进行了仿真模型的仿真分析,最后,以整车场地试验对所建整车仿真模型进行验证。研究结果表明:仿真模型能够较好地模拟电动汽车的车辆状态变化情况,具有较高的精度,为控制算法的研究提供了良好的平台。

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基于三维流场数值解的钣金型液力变矩器轴向力计算(英文)

惠记庄, 郑恒玉, 杨永奎, 张富强, NGUYEN T D

中国公路学报. 2016, 29(4): 145-152.

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为了分析轴向力的大小对液力变矩器的使用寿命的影响,研究了钣金型液力变矩器的轴力计算方法。应用二维束流理论建立了某钣金冲焊型液力变矩器轴向力计算模型,同时基于CFD(计算流体力学)软件建立了该变矩器的三维流场模型。通过二维束流理论和三维流场数值解的方法分别计算了各叶轮轴向力大小;并将2种方法的轴向力计算结果与试验结果进行对比。结果表明:三维流场数值解的计算方法精确度较高,该方法可为液力变矩器轴向力的计算提供理论依据。

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就地热再生过程中的沥青路面加热功率控制

董强柱, 顾海荣, 张珲, 李金平, 岳珂

中国公路学报. 2016, 29(4): 153-158.

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为了提高沥青路面加热效率、防止沥青过度老化、减少后续环节对骨料破碎的影响,基于一维传热假设,采用理论分析、试验和数值模拟方法,研究沥青路面加热过程中能量输入与温升特性之间的关系。研究结果表明:为保证沥青路面加热过程中表层温度恒定、沥青不发生严重老化,加热功率应随着加热过程的进行逐步降低;沥青路面表层温度越高,沥青路面达到设定温度时间越短,所需加热能量越少;沥青路面就地热再生施工中,各加热机的加热功率应阶梯配置,才能获得高效、高质量的加热效果。

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2016年, 第29卷, 第4期　刊出日期：2016-04-20

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