中国公路学报

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中国公路学报. 2016, 29(6): 0-0.

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中国交通工程学术研究综述·2016

《中国公路学报》编辑部

中国公路学报. 2016, 29(6): 1-161.

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为了促进中国交通工程学科的发展,从交通流理论、交通规划、道路交通安全、交通控制与智能交通系统、交通管理、交通设计、交通服务设施与机电设施、地面公共交通、城市停车交通、交通大数据、交通评价11个方面,系统梳理了国内外交通工程领域的学术研究进展、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。交通流理论方面综述了交通流基本图模型、微观交通流理论及仿真、中观交通流理论及仿真、宏观交通流理论、网络交通流理论;交通规划方面综述了交通与土地利用、交通与可持续发展、交通出行行为特征、交通调查方法、交通需求预测等;道路交通安全方面综述了交通安全规划、设施安全、交通安全管理、交通行为、车辆主动安全、交通安全技术标准与规范等;交通控制与智能交通系统方面综述了交通信号控制、通道控制、交通控制与交通分配、车路协同系统、智能车辆系统等;交通管理方面综述了交通执法与秩序管理、交通系统管理、交通需求管理、非常态交通管理;交通设计方面综述了交通网络设计、节点交通设计、城市路段交通设计、公共汽车交通设计、交通语言设计等;地面公共交通方面综述了公交行业监管与服务评价、公交线网规划与优化、公交运营管理及智能化技术、新型公交系统;城市停车交通方面综述了停车需求、停车设施规划与设计、停车管理与政策、停车智能化与信息化;交通大数据方面综述了手机数据、公交IC卡、GPS轨迹及车牌识别、社交媒体数据在交通系统分析,特别是在个体出行行为特征中的研究;交通评价方面分析了交通建设项目社会经济影响评价、交通影响评价。

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群桩等沉降临界桩长关系解析

李镜培, 姚明博, 姚建平

中国公路学报. 2016, 29(6): 162-168.

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为了给群桩基础优化设计以及既有桩基利用条件下的新桩桩长设计提供参考,基于剪切位移法理论,建立单桩桩顶荷载-位移模型;提出等沉降原理,考虑群桩效应建立群桩沉降计算模型,并解析群桩临界桩长关系。根据模型函数优化法验证其桩长关系的合理性,并分析不同土的泊松比、桩间距和桩的弹性模量对群桩长度的影响。结果表明:随长桩长度增加,短桩长度达到峰值后减小;土的泊松比、桩间距和桩的弹性模量等参数取值增大时,短桩长度峰值增大,但增幅不同;在总桩长一定时,与等桩长时相比,变桩长群桩基桩的柔度值相对误差显著减少。

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基于地气耦合模型的多年冻土区宽幅路基温度场数值模拟

汪双杰, 崔福庆, 陈建兵, 刘志云, 金龙

中国公路学报. 2016, 29(6): 169-178.

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为了揭示地气温影响下青藏高原多年冻土区宽幅路基内的复杂耦合换热机理,针对典型工况条件下冻土路基内温度场的分布特征及其随时间的变化规律开展了数值研究。将冻土路基的外部环境影响纳入研究模型,通过建立统一的地气耦合系统的二维非稳态计算模型,分析了路面宽度、风速、路基高度和走向等因素对冻土路基各表面温度年际变化特征的影响规律。研究结果表明:路基各表面的温度均大致呈正弦变化趋势,其中沥青路面始终保持较高温度,而天然地表温度在5月上旬和10月上旬出现明显阶跃变化;随着路面宽度的增加,路基各表面的年平均温度随之增加,而随着风速及路基高度的增加而降低,其中尤以沥青路面及两侧土路肩处的降低趋势最为明显;路基边坡处的年均温度与路线走向密切相关,在3种路线走向中,东西走向路基的右侧坡面和左侧坡面年平均温度分别出现最大值和最小值。

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基于p-y曲线法的扩底楔形桩水平向承载力理论分析

孔纲强, 周立朵, 杨庆, 彭怀风

中国公路学报. 2016, 29(6): 179-185,206.

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为给水平荷载作用下扩底楔形桩承载力计算提供理论方法,基于常规等截面桩p-y曲线法,考虑纵向截面形式的变化,建立了水平荷载作用下扩底楔形桩的简化理论计算方法;通过与2个模型试验及其他理论计算结果的对比分析,验证了所建立理论模型的准确性和可靠性;分析了扩大头直径、楔形角、桩长、桩体弹性模量以及水平向荷载-位移等级等因素对扩底楔形桩水平向承载力特性的影响规律。结果表明:所建立的简单理论计算方法可以有效计算水平荷载作用下扩底楔形桩的承载力特性,也可以推广应用于其他纵向截面异形桩的水平向承载力设计计算中。

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山区急弯路段行车安全性模糊综合评判分析方法（英文）

徐敏, 黄星, 张驰, 邵东建

中国公路学报. 2016, 29(6): 186-197.

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为了分析山区高速公路不同路段危险性大小,给设计人员和道路安全管理人员提供参考,针对普遍存在危险的山区高速公路急弯路段,考虑道路线形、行驶速度、车型占比等因素的影响,进行了急弯路段行车安全性模糊综合评判的研究。分别以临界附着系数和荷载转移比作为小客车、大货车评价指标,采用仿真分析的方法得到评价指标具体数值,运用正交试验的方法确定影响因素及其权重向量,并得到评价指标的回归模型,在考虑小客车、大货车实际行驶速度不同以及车型占比不同的情况下,运用模糊综合评判的方法对数据进行分析,最终得到路段危险性大小。研究结果表明:行驶速度和圆曲线半径大小是影响行车安全的最主要因素;当高速公路线形相同时,小客车车型占比越高,发生交通事故的可能性越大;使用模糊综合评判的方法对急弯路段危险性大小进行分析和排序准确性较高,该方法可为设计人员修改道路线形,以及道路安全管理人员提高资金利用效能提供理论依据。

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碳纤维绞线在活性粉末混凝土中锚固性能的试验研究

方志, 王常林, 张洪侨, 张旷怡, 向宇

中国公路学报. 2016, 29(6): 198-206.

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为研发适用于锚固碳纤维增强复合材料(CFRP)绞线的粘结式锚具,通过静载试验研究了CFRP绞线在超高性能活性粉末混凝土(RPC)中的粘结锚固性能,并基于试验结果提出了CFRP绞线在RPC中的合理锚固方式,建立了不同锚固体系的界面平均黏结强度和CFRP绞线临界锚固长度计算公式。结果表明:CFRP绞线在锚固段内的锚固布置方式对其锚固性能影响显著,将绞线在锚固段内打散后再进行单丝分散锚固可有效提高绞线的锚固效率;CFRP绞线中周围丝的扭曲形态有利于其与RPC的粘结锚固,但会使其抗拉强度有所降低;对于抗拉强度为2470 MPa的CFRP绞线,其在抗压强度128.8 MPa的RPC中的临界锚固长度分别为120(中间单丝)、114(周围单丝)、106(分散锚固的绞线)、231 mm(整束锚固的绞线);RPC中掺入体积不超过2%的钢纤维对CFRP绞线与RPC间粘结性能无明显影响。

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多塔悬索桥结构变形的实用计算方法

沈锐利, 张兴标, 彭丹

中国公路学报. 2016, 29(6): 207-213.

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为解决利用有限元法求解活载作用下多塔悬索桥结构变形时工作量大、不便于参数影响分析的问题,基于结构内力按刚度分配的原理,建立了一种新的实用计算方法。首先添加各桥塔塔顶纵桥向位移约束,利用梁比拟法导出活载作用下缆索竖向位移表达式,并用能量守恒原理建立补充方程,分别求解各跨缆索结构的竖向位移和水平力;其次,依次解除前一步中添加的约束,对已求得的各桥塔两侧缆索水平力,将其力差按刚度分配给桥塔和相邻跨,得到多塔悬索桥活载作用下的最终位移;最后,以一座两主跨均为1 080 m的三塔悬索桥为例与有限元计算结果进行了对比。研究结果表明:所建立的方法与有限元法相比,缆索竖向位移及各桥塔纵桥向位移计算相对误差一般在5%以内,能够为多塔悬索桥初步设计提供快速解算方法,并为有限元计算结果的校核提供参考。

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箱形梁布置双层悬臂板时的畸变效应分析

张元海, 王晨光, 林丽霞

中国公路学报. 2016, 29(6): 214-220.

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为了研究双层悬臂板对箱梁畸变效应的影响,在对箱形截面畸变角给出一般定义的基础上,提出一种类似于箱梁约束扭转分析的畸变效应解析法。应用基于最小势能原理的能量变分法,建立双层悬臂板箱梁的畸变控制微分方程及相应边界条件,并通过算例详细分析了下层悬臂板对畸变双力矩、翘曲应力及横截面畸变中心的影响。结果表明:用该解析法计算的畸变翘曲应力与ANSYS壳单元及梁段单元的计算结果均吻合良好;随着下层悬臂板长度的增大,双层悬臂板箱梁的畸变双力矩表现出先增大后减小的变化规律,当下层悬臂板相对长度为1.2时,畸变双力矩达到最大值;双层悬臂板箱梁的角点翘曲应力随下层悬臂板相对长度的增大而减小;当下层悬臂板的相对长度较小时,箱梁截面的畸变中心高于截面形心。

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施工高温作用后CFRP板增强桥梁疲劳损伤及寿命预测（英文）

袁鑫, DABNATH S K, 郑伟

中国公路学报. 2016, 29(6): 221-231.

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为了探讨碳纤维增强塑料(CFRP)板在沥青摊铺高温环境下加固国外大桥中的疲劳损伤机理及寿命预测,首先介绍Bangabandhu大桥在孟加拉国亚热带湿热环境温度下进行沥青玛蹄脂新桥面铺装的高温加固环境,然后通过钢筋、混凝土和CFRP板应变等参数研究大桥箱梁桥顶板增强梁疲劳裂纹演化、荷载-挠度曲线变化规律及CFRP板应力情况,对梁体抗裂性、刚度和疲劳损伤累积进行分析;最后,根据疲劳裂纹扩展规律和破坏模式,结合试验结果,采用相应的断裂力学分析模型,引入裂纹尖端的应力强度因子计算公式,对试件进行疲劳主裂纹扩展研究。研究结果表明:在沥青摊铺高温作用下,CFRP板仍可以有效抑制混凝土的开裂和裂缝发展,经过CFRP板加固的钢筋混凝土试验梁疲劳寿命有一定提高, 经过沥青摊铺高温作用后的CFRP板加固试验梁仍可满足200万次疲劳试验加载。通过da/dN-ΔK曲线和裂纹扩展速率进行疲劳寿命预测发现,该方法计算出的理论疲劳寿命与实际的疲劳寿命基本吻合。

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钢筋混凝土连续梁桥模型振动台台阵试验

黎雅乐, 宗周红, 刘思明, 黄学漾, 夏樟华

中国公路学报. 2016, 29(6): 232-242.

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为研究连续梁桥结构在强震下的动力响应,设计制作了1个1:3的两跨连续梁桥缩尺比例模型,考虑不同的支座类型,选取Landers波、Cerro Prieto波、El Centro波和Chi-Chi波等4种反映不同场地土特性的地震波,进行了不同地震动输入下缩尺模型桥的地震模拟振动台台阵试验。研究结果表明:在短周期地震动作用下,边墩加速度响应强于中墩,而在长周期地震动下中墩加速度响应大于边墩;地震波双向输入下模型桥的响应大于单向输入时的响应,应关注多向地震动作用下连续梁桥的横向地震动响应;随着输入地震动强度加大,墩柱响应变化最为显著,墩梁相对位移峰值都大于绝对位移峰值差;采用高阻尼橡胶支座隔震后边墩的减震效果较为显著,且可降低落梁的风险;研究可为强震下连续梁桥的动力反应分析提供依据,也可为同类型钢筋混凝土连续梁桥的抗震设计和抗倒塌设计提供参考。

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基于时延赋色Petri网的交叉口群车辆旅行时间模糊预测

安毅生, 周洁, 杨临涧, 徐志刚, 赵祥模

中国公路学报. 2016, 29(6): 243-252.

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为预测车辆在交叉口群的旅行时间,首先利用城市交通系统呈现的分布、并发特性,采用时延赋色Petri网(TCPN)进行模块化、层次化的建模,建立了包括输入/输出路段车流、交叉口车流、信号控制,以及交叉口群车流的TCPN模型;其次,利用模型的监视器获取仿真过程中车辆的紧迫程度、进出交叉口群的时戳、进出指定库所的时戳、库所容量等状态信息,在此基础上提出了基于紧迫程度和车流密度的车辆平均速率模糊推理算法,实现了对自由旅行路段上车辆平均速率以及车辆旅行时间的预测。试验结果表明:采用基于TCPN交通流模型和模糊推理相结合的仿真预测方法能够合理地对交叉口群中车辆旅行时间进行预测,并且相对于卡尔曼滤波预测方法,提出的方法平均绝对百分误差和均方根误差累计值分别降低了14.33%和22.98%。

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基于稀疏约束深度学习的交通目标跟踪

杨红红, 曲仕茹

中国公路学报. 2016, 29(6): 253-261.

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针对车辆视觉跟踪过程中普遍存在背景复杂、光线变化、尺度旋转等干扰,而现有跟踪算法抗扰动能力差、鲁棒性低的问题,构造了一种基于稀疏约束及深度学习的车辆目标跟踪算法,采用去噪自编码神经网络对包含正负样本的训练集进行特征提取。在正向传播过程中对隐层进行稀疏约束,反向传播微调阶段,对连接矩阵进行权值衰减的稀疏调整,增加神经网络的鲁棒性,实现神经网络不同隐层特征的高效提取,将网络的输出作为Logistics分类器的输入,学习获得车辆分类器,并采用粒子滤波在线跟踪目标。试验结果表明:对连接矩阵和隐层进行稀疏约束的去噪自编码神经网络具有较高的跟踪精度和较强的跟踪鲁棒性,在场景光照剧烈变化、车辆发生遮挡、三维旋转、尺度变化及快速移动时都能进行较好的跟踪,平均中心位置误差远小于对比方法,仅为2.3像素;而增量式学习(IVT) 跟踪、在线自适应增强 (OAB) 跟踪、多示例学习(MIL) 跟踪算法的平均中心位置误差分别为17.52像素、28.76像素和17.66像素;该方法的平均重叠率达83%,较IVT跟踪、MIL跟踪和OAB跟踪算法分别提高24.5%、42.2%、28.8%,满足智能交通监控的实际需求。

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基于地理加权回归模型的中国省域交通碳减排压力指数

袁长伟, 芮晓丽, 武大勇, 焦萍

中国公路学报. 2016, 29(6): 262-270.

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为评价中国省域交通碳减排压力,提供差异化的交通碳减排政策依据,基于地理加权回归模型,确定且测算了2007年和2013年中国省级区域交通行业的规模效应、技术效应、结构效应三大驱动因子,并使用熵值法确定其权重,构建并计算各省交通碳减排压力指数,结合自然断点分级法,按区域划分碳减排压力指数。结果表明:中国省域交通碳减排驱动因子和压力指数存在空间异质性,碳减排压力指数由2007年的自北向南逐渐递减转变为2013年的自东北向华中、西南递减;在政策层面上,东北地区需重点调整经济增长方式、优化运输结构,以降低交通碳减排结构效应的正向驱动,华中地区需继续稳健地发展经济,降低由于规模效应带来的交通碳排放,而西北、西南地区则需要推进科技创新和技术优化,提升技术减排效应。

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基于电液伺服控制的车辆主动悬架研究

赵丁选, 史舒麟, 杨彬, 李元鹏, 王大壮

中国公路学报. 2016, 29(6): 271-279.

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为研究主动悬架车辆行驶平顺性,在7自由度整车动力学模型基础上,加入阀控非对称液压缸动力学模型并实现自适应控制,同时结合车辆主动悬架模块化控制思想和变论域模糊控制理论,以4个悬架作用点速度、加速度为输入,车身等效反作用力或力矩为输出,设计了变论域模块化模糊控制器。以B级模拟路面为输入,采用AMESim和MATLAB/Simulink软件对车辆行驶平顺性进行了联合仿真和分析,并以自制样车为对象进行了路面试验和台架试验,对仿真结果进行验证。试验结果表明:与被动悬架相比,主动悬架在降低车辆车身垂向加速度、俯仰角加速度、侧倾角加速度的均方根值方面效果明显,这些指标值在20 m·s^-1车速下的仿真结果和台架试验结果分别降低了51.5%、47.2%、59.8%和36%、32.9%、33.4%;基于变论域模块化模糊控制器的主动悬架能显著减少车身振动,提高车辆的行驶平顺性。

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半刚性路面材料大压实功压实规律研究

王选仓, 乔志, 尹燕, 赵胜, 蔡力

中国公路学报. 2016, 29(6): 280-286.

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为解决工程应用中大厚度压实的难点,全面深入对比不同压实机械的压实性能,明确不同压路机的技术性能特点,提出工程应用中压实设备类型的选择依据。通过系统试验重点研究了半刚性基层材料大压实功压实规律,得到了大压实功下最佳含水率及最大干密度的压实曲线,并与常规压实曲线进行了对比分析,得到了压实设备的吨位与压实厚度的匹配关系。结果表明:当通过增加击实次数使击实功增加28.6%时,其最大干密度提高了3.27%,含水率几乎没有变化;增加击实力使击实功增加28.6%时,最佳含水率减少15.7%,最大干密度提高了3.22%;通过压实度现场检测,采用大吨位压路机施工的路段,质量符合规范要求,为大吨位压实工程应用、压实参数选择与压实质量控制提供了科学依据。

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2016年, 第29卷, 第6期　刊出日期：2016-06-20

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