中国公路学报

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许金良, 石飞荣, 杨宏志, 李建士

中国公路学报. 2004, 17(2): 1-5.

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对公路安全设计与评价方法进行了分析, 提出了基于计算机仿真的公路安全设计方法。该方法以ADAMS(Automatic Dynamic Analysis of Mechanical System)软件为平台, 通过建立汽车、驾驶员和三维道路等系统仿真模型, 为公路设计安全评价提供虚拟对象。在计算机上运行这些模型, 获得汽车实时行驶速度, 以此可以评价公路线形设计参数是否满足汽车行驶的要求, 从而达到评价设计指标安全性的目的。该方法为公路安全设计评价提供了“活的数学模型”, 这些模型具有参数容易修改、数据表达直观、试验速度快和节省费用等优点。

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道路整体模型视相关简化方法研究

宋占峰, 詹振炎, 蒲浩

中国公路学报. 2004, 17(2): 6-10.

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为了实现道路景观的实时三维可视化, 针对道路整体模型提出了基于边数据结构的视相关动态简化的过程和方法, 给出了基于边折叠建立操作层次树的方法, 介绍了涉及视锥、背离面方向和屏幕投影误差的视相关准则原理, 实现了道路整体模型的视相关动态简化和细化。实践证明:该方法能在保证道路整体模型具有较好视觉效果的前提下, 大大降低模型的复杂度, 从而达到道路景观实时可视化的要求。

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SMA高温稳定性研究

赵可, 卢永贵, 魏如喜

中国公路学报. 2004, 17(2): 11-17.

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为了研究沥青玛蹄脂碎石(SMA)高温稳定性的影响因素, 以车辙试验结果为判据, 对不同粗集料含量、粗集料级配、沥青种类、混合料密度、粉油比的SMA混合料进行了高温稳定性系统研究, 对采用旋转试验机(GTM)优化设计的SMA的抗车辙性能作了全面对比, 对AC和AK系列混合料也做了车辙性能对比。研究表明:粉油比、沥青性质对SMA抗车辙能力的影响比级配更显著;GTM设计的SMA较马歇尔方法具有更为优良的抗车辙性能;恰能形成骨架密实结构的SMA具有最优的高温稳定性;GTM设计的AK-16A较SMA更具优势。

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路堤块石自然对流机理的室内模拟试验研究

汪双杰, 孙斌祥, 徐学祖, 章金钊

中国公路学报. 2004, 17(2): 18-23.

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为研究路堤块石在边界温度周期波动条件下的自然对流发生机理及降温效应的表征参数, 采用室内模拟方法对50×50×65 cm³尺寸的不同块石试样进行了试验和理论分析, 结果表明:平均RAYLEIGH数能描述块石层自然对流的发生情况, 不同厚度的块石层将产生不同的对流模式, 厚度大的块石层所产生的自然对流降温效应也较大, 上层砂砾加下层块石的结构自然对流效应最弱。块石层降温效果取决于块石粒径、层厚及铺筑在路堤中的位置, 这一结论对多年冻土地区路堤设计、施工, 合理确定块石铺筑层厚、铺筑层位具有现实指导意义。

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考虑位移非线性影响的挡土墙土压力计算模型研究

邓子胜, 邹银生, 王贻荪

中国公路学报. 2004, 17(2): 24-27.

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根据横向受荷桩的P-y曲线方程, 建立了可考虑挡土墙位移非线性影响的土压力计算模型。对地基土的水平基床系数的比例系数m, 在横向受荷桩与挡土墙分析中的差异进行了研究, 进而提出了计算模型的主要参数——地基土的初始水平基床系数的比例系数m₀的确定方法, 即在没有试验资料的情况下, m₀可取《建筑桩基技术规范》中m较大值的一半。对计算模型进行的试验验证表明:该模型的土压力计算值较现行规范方法计算值更接近实测值。

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加筋土挡土墙动力特性分析

李海深, 杨果林, 邹银生

中国公路学报. 2004, 17(2): 28-31.

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通过对常用数值计算方法的分析、对比及评价, 运用有限元计算方法, 建立了加筋土弹塑性本构模型, 编制了加筋土挡土墙在动荷载作用下的通用数值计算程序。筋材与其上下表层一定厚度的填土层共同工作, 视为筋—土单元, 成功地解决了筋材与土介质的接触问题, 较好地解决了墙面板与筋材连接处两个接触面单元的特殊问题, 不仅使计算方便, 而且也符合实际情况。

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缓倾角层状高边坡变形破坏机制物理模拟研究

冯文凯, 石豫川, 柴贺军, 冯学钢, 兰波

中国公路学报. 2004, 17(2): 32-36.

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针对某高速公路缓倾角顺层岩质高边坡滑坡, 为了研究其变形破坏机制, 尤其是岩层缓倾坡内和缓倾坡外两种情况下的异同, 通过野外实际调查和论证, 在对该滑坡形态、结构及变形破坏特征进行详细研究的基础上, 选取其主剖面, 并恢复其滑动破坏前的近似坡面情形, 利用物理模拟研究方法中的底摩擦试验, 分岩层缓倾坡外和缓倾坡内两种情况, 再现了该边坡变形破坏的全过程, 并对不同阶段的变形及最终破坏机制进行了深入分析。认为岩层缓倾坡外时边坡属滑移—压致拉裂型破坏, 层间错动明显;岩层缓倾坡内时边坡基本处于稳定状态, 无明显层间错动。

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真空预压作用下竖井地基孔压消散研究

刘加才, 赵维炳, 施建勇

中国公路学报. 2004, 17(2): 37-42.

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考虑竖井地基变形和渗流属于三维问题, 提出真空预压作用下竖井地基的三维单井有限元计算方法。根据经典比奥固结理论, 编制了可以考虑孔压、位移耦合的三维有限元程序。结合提出的三维单井有限元计算方法, 应用该程序, 分析某高速公路试验段在不同竖井间距、不同竖井打入深度下的孔压消散情况。分析表明:竖井地基的孔压消散规律为竖井间距越小, 土体固结越快;竖井打入越深, 下卧层孔压消散越快, 处理区固结稍慢, 但有利于整个土体固结。实际应用中竖井间距可取为1.0~1.5 m, 竖井应尽量打穿软土层, 未穿时, 可按5 m影响深度考虑下卧层的固结。

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CFRP斜拉索的静力特性分析

梅葵花, 吕志涛

中国公路学报. 2004, 17(2): 43-45.

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采用解析法分析CFRP斜拉索的静力特性, 发现CFRP拉索相对于钢拉索具有一系列优点:CFRP拉索在超大跨时采用切线模量计算的误差很小;相同条件下CFRP拉索的等效弹性模量比钢拉索的高得多, 且拉索愈长, 其间差别愈大;CFRP拉索的极限长度是钢拉索的5倍有余, 或者说在承载效率一定的情况下, CFRP拉索的跨度为钢拉索的5倍;CFRP拉索的自重应力较小, 在超大跨时其承受外荷载的比重仍很高。

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大跨度斜拉桥索梁锚固中的非线性接触问题

颜海, 范立础

中国公路学报. 2004, 17(2): 46-49.

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采用非线性接触单元来模拟大跨度斜拉桥索梁锚固区垫板与承压板之间不焊接的紧压密贴关系, 分析了大跨度斜拉桥索梁锚固中的非线性接触问题。计算结果与国外一些大跨度斜拉桥锚固区模型试验结果进行了比较, 结果较为吻合, 而计算方法更为先进。分析结果与提出的另一种简化计算方法——等效板厚法进行了比较, 发现除垫板和承压板的局部外, 两种方法计算结果接近;等效板厚法可用于初步设计时选型、初算, 而非线性接触方法可用于最终计算及指导模型试验。

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斜拉桥拉索的MR半主动控制研究

陈水生

中国公路学报. 2004, 17(2): 50-54.

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根据LQR最优控制理论, 结合面向速度剪切(Clipped-Optimal)控制算法及修正的磁流变(MR)阻尼器Bouc-Wen模型, 提出了LQR-Clipped半主动控制算法, 应用拉索振动的差分离散模型, 对斜拉索的面内振动进行了被动、主动及半主动控制研究, 分析了MR阻尼器对斜拉索的振动控制效果。研究结果表明:MR阻尼器被动控制能够提供的模态阻尼比可以达到最优油阻尼器控制的值, 但MR被动控制存在一个最优输入电压, 最优电压值与需控制的第几阶模态有关;与油阻尼器被动控制相比, MR半主动控制可以有效地提高模态阻尼比, 尤其在阻尼器位置距索端很近时仍有较好的控制效果。

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混凝土桥梁收缩徐变计算的有限元方法与应用

颜东煌, 田仲初, 李学文, 涂光亚

中国公路学报. 2004, 17(2): 55-58.

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将桥梁规范附录四中给出的混凝土徐变系数表达式用指数函数进行拟合, 从而得到了徐变计算的递推公式。利用混凝土收缩应变规律推导出由收缩应变增量产生的单元等效结点力增量, 并以此为基础, 绘出了用初应变法进行节段施工混凝土桥梁的收缩徐变计算的有限元列式, 编制了有限元程序。最后, 以三跨等截面混凝土连续梁和长沙湘江北大桥主跨210 m的混凝土斜拉桥为例进行了收缩徐变分析, 且利用12年实桥现场观测结果验证了其理论分析结果。

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成层土中粘弹性桩纵向振动分析及工程应用

冯世进, 陈云敏, 刘明振

中国公路学报. 2004, 17(2): 59-63.

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为了合理解释成层土中桩的完整性测试, 建立了桩端为弹性阻尼支承、桩顶在任意荷载作用下粘弹性桩与多层土共同作用的数学模型, 并利用拉普拉斯变换和矩阵理论求得了该模型的振动半解析解;然后利用卷积定理和傅立叶逆变换求得瞬态半个正弦波作用下桩顶响应的振动半解析解;最后采用数值模拟分析了桩侧土阻尼因子和桩身阻尼因子对桩顶速度响应的影响主要表现在对峰值点的衰减上, 而桩侧土刚度因子主要对桩顶速度响应曲线的整体形状产生影响。

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云南省连拱隧道衬砌开裂和渗漏水调查结果及分析

刘庭金, 朱合华, 夏才初, 李志厚, 李国锋

中国公路学报. 2004, 17(2): 64-67.

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为了对云南省4条高速公路连拱遂道的健康状态评估提供依据及为以后修建连拱隧道在设计和施工上提供宝贵经验及教训, 提高中国高速公路连拱隧道的施工和设计水平, 尽可能减少衬砌开裂和渗漏水等隧道病害, 采用现场调查方法对云南省玉元、元磨、大保和昆石4条高速公路连拱隧道衬砌开裂、渗漏水等病害进行了较为全面的调查, 初步分析了隧道病害产生的主要原因并进行了相应的分类, 并据此提出了连拱隧道设计和施工中其相应的病害预防和整治措施, 以期为提高中国连拱隧道修建水平提供参考和借鉴。

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水泥—水玻璃双液注浆在黄土隧道施工中的应用

杨晓华, 俞永华

中国公路学报. 2004, 17(2): 68-72.

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针对黄土隧道进出口段的黄土层在与基岩交界附近为饱和黄土, 围岩强度低, 自稳能力差, 施工难度大的现状, 在室内测定了水泥—水玻璃浆液不同配比和不同温度情况下的胶凝时间及浆液结石体抗压强度的基础上, 通过现场注浆试验, 对水泥—水玻璃浆液配比、注浆压力、浆液扩散半径等技术参数和注浆工艺进行了研究。结果表明:在黄土隧道施工中, 水泥—水玻璃双液注浆参数为:水玻璃模数M=2.8～3.1, 水玻璃溶液浓度Be′=35～40, 水泥浆水灰比W/C=0.75:1～1.0:1(重量比), 水泥浆:水玻璃=1:0.5～1:1.0(体积比), 注浆压强为0.6～3.5 MPa, 浆液扩散半径为0.5～1.3 m。工程实践说明:采用水泥—水玻璃双液注浆方法加固黄土隧道进出口段的饱和黄土可以取得较好的效果。

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浅埋隧道开挖纵向地表变形预测及其基本规律

施成华, 彭立敏

中国公路学报. 2004, 17(2): 73-77.

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将隧道围岩看作一种随机介质, 将隧道开挖所引起的上覆岩土体的移动看作一随机过程, 应用随机介质理论, 对浅埋隧道施工所引起的纵向地表移动与变形进行了分析计算, 推导了相应的地表下沉、水平移动、倾斜、水平变形以及地表弯曲曲率的计算公式。工程实例分析表明:计算结果同实测结果吻合较好。在此基础上, 分析总结了浅埋隧道开挖引起的纵向地表移动与变形的一些基本规律, 得出沿隧道纵向开挖只对工作面前后一定范围(2R)地表建筑物产生明显影响的结论。

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城市客运场站交通影响分析及设计

陈峻, 王炜, 黄艳君

中国公路学报. 2004, 17(2): 78-81.

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阐述了城市客运场站交通影响分析的意义及作用, 着重分析客运场站的交通发生特点, 给出了对现状已有客运场站和待规划客运场站进行交通影响分析的步骤和研究重点, 利用交通流车辆穿插理论进行了客运场站的出入口以及相邻路段动态交通影响分析计算方法研究, 并在此基础上提出交通组织设计的方法。最后, 结合江苏省昆山市城市客运场站交通影响及交通组织设计进行了实例分析。

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基于ITS的公共交通换乘等待时间最短调度问题研究

周雪梅, 杨晓光

中国公路学报. 2004, 17(2): 82-84.

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为使公共交通的换乘时间实现最佳衔接, 先进的公共交通系统的高效率和优势得以体现, 在对各国研究现状分析的基础上, 研究了ITS实时提供公共交通信息的条件下, 公共交通换乘等待时间最短调度问题。为了对公共交通换乘总等待时间最短目标下的公共汽车发车时刻表确定方法进行分析, 应用运筹学理论, 分别针对一个换乘点和多个换乘点的情况建立了线性规划模型, 并用一个换乘点的算例验证了模型的可行性和有效性。结果表明:该方法能最大限度地减少乘客换乘总等待时间, 尤其是对于发车间隔较大的公共交通方式间换乘的时间节约效果更为明显。

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高速公路事故响应控制模式构建

陈斌, 金炜东, 高利

中国公路学报. 2004, 17(2): 85-89.

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为优化高速公路发生交通事故后的入口匝道调节率, 以达到减缓交通拥挤、降低事故冲击的目的, 对高速公路交通事故发生后的车流行为进行了研究, 以车流行为改变引起的检测信号为基础, 建立了控制所需的行为参数集;利用控制理论, 构建了高速公路事故动态随机响应控制模式, 并利用卡尔曼滤波和线性二次高斯方法求解, 通过实例演算进行评析。研究结果表明:提出的控制模式与无控制和定时控制相比较, 对中等流量具有较好的控制效果, 对较高流量和较低流量具有一定的控制效果, 对较高流量和中等流量下的通过率有一定的改善。该控制模式可运用于高速公路智能控制系统之中, 提高事故条件下的道路交通服务水平。

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基于检测器脉冲数据的高速公路事件自动检测算法研究

刘伟铭, 尹湘源, 管丽萍

中国公路学报. 2004, 17(2): 90-93.

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提出了一种全新的高速公路事件自动检测算法, 直接利用车辆检测器输出的脉冲宽度和脉冲间隔作为参数, 运用LVQ神经网络对获得的脉冲宽度数据和脉冲间隔数据进行处理来判断是否有事件发生, 从而大大减少了检测时间, 为交通事件的快速处理提供了可靠的依据。此外, 该算法利用神经网络的自学习能力, 可以很好地确定各条道路发生交通事件的门限值。仿真结果表明:该算法具有较高的事件检测率(约为97％)、较短的检测时间和较低的误警率(约为0.41％), 具有很好的应用前景。

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运用经济杠杆长效治理超载超限运输

陈荫三

中国公路学报. 2004, 17(2): 94-99.

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分析了经济利益贯穿的货主—运输业户—车辆生产、改装厂家的超载超限运输链条的成因、现状和危害;提出了要从以核定载质量为依据转而以货车实际总重和轴载限额为依据对货车实施计重收费的思路, 通过区别对待, 体现公平, 分步推进, 累积治理, 实现运用经济杠杆, 达到长效治理超载超限运输的目的;阐述了江苏、河南、青海等省份实行计重收费所产生的积极效果以及他们推广的安排;提出在计重收费方法以及低速动态轴载称重设备精度、可靠度和价格方面还需要进一步探讨。

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公路交通经济增长中的制度因素分析

李忠奎, 荣朝和

中国公路学报. 2004, 17(2): 100-104.

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在总结传统的经济增长理论(资本决定论、技术进步论、人力资本论、专业化的人力资本和特殊知识积累论)的基础上, 采用新制度经济学的分析方法, 对建国以来中国公路交通的制度变迁和经济绩效及其相互关系进行了实证分析, 指出了制度在公路交通发展中的极端重要性;提出了“生产要素的制度性边界”这一概念, 指出制度边界具有随经济、技术等因素变化而不断变化的特性, 在此基础上建立了新的经济增长分析框架和模型;为打破制度的“低度均衡”, 扩展生产要素的制度边界, 最后提出了关于加快制度创新的建议。

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公路建设投资乘数的算法研究

王元庆, 张志敏, 周伟

中国公路学报. 2004, 17(2): 105-108.

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为了完善利用公路建设投资乘数计算公路投资对国民经济拉动效益的方法, 针对目前利用凯恩斯乘数与投入产出法计算公路建设投资效益的不足, 通过公路建设过程中投资乘数作用引起国民经济成倍增长的机理分析, 提出从投资乘数的原始定义出发计算公路建设投资乘数的原理, 推导了计算公路投资乘数时公路建设投资引起的边际消费的改进算法, 并通过京石高速公路有关资料验证了该方法的效果;发展了基于投资乘数计算原理、现有公路工程投资测算、投入产出矩阵组合基础之上的应用方法, 克服了常用算法用全社会的消费倾向代替公路投资消费倾向的不足。

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用光学可视化方法研究乙醇柴油混合燃料的燃烧特征

吕兴才, 黄震, 张武高, 李德钢

中国公路学报. 2004, 17(2): 109-112.

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应用直接图像法对乙醇柴油的燃烧过程进行研究。在一台单缸直接喷射式柴油机上, 建立了直接图像法拍摄燃烧火焰图像的光学系统, 对15%乙醇柴油、15%乙醇柴油加十六烷值改进剂、纯柴油在同一转速下的燃烧过程进行可视化研究。对火焰照片分析表明:柴油中加入乙醇后, 无论是否恢复其十六烷值, 其着火滞燃期都延长了, 燃烧持续期缩短, 火焰辉度减弱。在乙醇柴油中加入十六烷值改进剂后, 着火滞燃期相对提前, 燃烧持续期和火焰辉度增加, 但仍然没有达到柴油机水平, 这说明十六烷值改进剂有利于改善乙醇柴油的燃烧性能。通过温度场分析发现:乙醇柴油的缸内平均温度峰值要比纯柴油低很多, 而且乙醇柴油燃烧时平均温度上升相当平缓。

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汽车防撞系统中目标跟踪与防撞决策研究

廖传锦, 柴毅, 黄席樾

中国公路学报. 2004, 17(2): 113-118.

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为了实现汽车主动安全系统中的目标跟踪与防撞, 提出了混合式汽车防撞系统信息融合结构模型, 采用分级信息融合实现目标跟踪, 推导出了基于跟踪残留误差和预测残留误差共同校正的融合算法, 并给出了算法的实现结构;提出了基于局部分析的映射变换方法, 实现驾驶模型特征向量连续、实时的修正, 在此基础之上, 利用模糊积分方法融合多种相关信息, 确定汽车应采用的安全运行模式, 实现主动安全防撞决策。经过大量试验证明:该算法具有很好的稳定性和准确率。

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全液压推土机关键技术参数研究

易小刚, 焦生杰, 刘正富, 张天琦, 龙水根

中国公路学报. 2004, 17(2): 119-123.

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研究了全液压推土机的关键技术参数——滑转率、效率、牵引比和比功率。通过分析牵引效率在滑转曲线上的配置, 给出了全液压推土机的额定滑转率为12%~15%。从理论和试验两个方面深入分析了压力和排量对泵—马达系统效率的影响, 得到了典型泵—马达效率的试验数据拟合公式。在对全液压推土机驱动系统的匹配目标设计时, 除了满足扭矩和功率上的匹配要求外, 还应考虑整机的效率。变量泵的变化范围最好控制在β_p=0.4~1, 变量马达的变化范围最好控制在β_m=0.3~1, 才能保证整机有较好的牵引性能。通过对典型全液压推土机的统计分析, 确定牵引比均值为1.48, 比功率为7.2 kW/t, 具体取值应该稍大于或等于该均值。

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ZL50装载机自动换挡电子控制单元的开发研究

刘溧, 耿聪, 杜晓明, 陈慧岩

中国公路学报. 2004, 17(2): 124-126.

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开发了ZL50装载机液力传动变速箱自动换挡操纵系统及其电子控制单元(ECU)。针对装载机作业过程中换挡操纵的复杂性, 该系统采用了人机协同配合的多模式换挡控制方式;完成了控制软件设计、硬件电路及可靠性设计, 并对研制的自动换挡操纵系统进行了台架试验和环境试验, 验证了系统功能的实用性和工作可靠性。试验结果表明:自动换挡操纵系统可按驾驶员选择的控制方式工作, 实现自动选挡功能及换挡过程的平稳性控制。

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2004年, 第17卷, 第2期　刊出日期：2004-03-15

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