中国公路学报

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孙斌祥, 徐学祖, 赖远明, 汪双杰, 章金钊

中国公路学报. 2005, 18(4): 1-6.

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为了研究块石路堤降温效应与块石层高度之间的关系, 基于多孔介质自然对流理论和热传导理论引入了表征寒区块石路堤自然对流降温效应的自然对流指数, 利用热传导温度分布函数获得了路堤自然对流指数随块石层高度变化的近似公式。分析表明:自然对流指数最小值对应于路堤块石层的最小高度, 而其最大值对应于路堤块石层的最大高度。另外介绍了一种利用自然对流指数近似公式估算路堤块石层临界高度的方法, 并具体给出了算例, 最后进行了数值验算。结果表明:通过自然对流指数确定的临界高度可为寒区工程的路堤设计提供参考。

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分洪区内修建高速公路的防洪安全影响分析

冯小香, 张小峰, 徐德龙

中国公路学报. 2005, 18(4): 7-11.

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针对穿越分洪区的高速公路建设问题, 利用分洪区平面二维洪水演进数学模型, 对分洪区内高速公路工程修建前后的分蓄洪过程进行了数值模拟。通过对分洪流量、分洪历时、水位过程、流速过程、堤防近岸流速等分洪要素的计算结果分析, 提出在分洪区内修建高速公路时应着重考虑分洪时公路边坡的稳定性和抗渗性、防排水系统的完善以及高架桥桥孔的布设等, 最大限度地保证公路自身的防洪安全;同时也应从保证防洪建筑物(堤防、安全区)的安全、防洪通道的畅通等角度出发, 进一步优化公路设计, 最大程度地降低工程对防洪设施的不利影响。

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沿河路基局部冲刷深度计算研究

吴国雄, 黄志才

中国公路学报. 2005, 18(4): 12-15.

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在对沿河路基局部冲刷影响因素如水流条件、河床沙条件和河流几何边界条件等进行分析的基础上, 通过野外模型试验, 观测了河流各断面的水深、流速、护墙的冲刷深度和冲刷的发展过程及护墙附近的水流形态。针对弯道凹岸沿河路基的冲刷, 对比分析了已有的局部冲刷深度计算公式, 采用量纲分析和多元线性回归的方法, 建立了设置护墙后的沿河路基弯道凹岸局部最大冲刷深度的计算公式。依托模型试验, 对护坦的减冲作用进行了定量分析;根据试验观测结果, 采用回归分析方法, 得到了设置护坦后的路基局部最大冲刷深度的计算公式。研究成果可供在确定路基冲刷防护工程结构形式和基础埋深时参考。

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沥青与矿料作用的热动力分析

孙长新

中国公路学报. 2005, 18(4): 16-20.

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为定量描述沥青与矿料相互作用状况, 依据热力学第一定律, 采用微热量热计对选取的沥青与不同矿料的吸附热进行了测定, 并对测定结果进行了热动力分析。根据试验结果分析得到矿渣、玄武岩、石灰岩、花岗岩及片麻岩矿料与沥青稀释液在25 °C~145 °C范围内反应的单位表面活化能及指数常数。结果表明:温度越高, 沥青与矿料之间的反应越快, 且整个反应是一级反应, 所得结论也从沥青混合料性能测试结果中得到验证。

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SBS与沥青的相互作用性分析

原健安, 周吉萍, 李玉珍

中国公路学报. 2005, 18(4): 21-26.

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为了评价SBS在沥青中的相互作用性质以及提高SBS改性沥青的性能, 采用粘度法研究了SBS在不同分散系中的分散性质。通过对所测得的系列数据进行系统分析和比较, 发现SBS分子结构中的两个链段在不同性质的溶剂中溶解性质明显不同。在石油馏分组成的混合溶剂中, 提高溶剂中芳香烃的数量, 可以促进SBS聚苯乙烯段的分散, 明显改善SBS的溶解分散性。这一结果在不同系列芳香烃含量的SBS改性沥青性能研究中也得到证实。

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公路工程中黄土湿陷性问题分析

刘保健, 支喜兰, 谢永利, 张卫兵

中国公路学报. 2005, 18(4): 27-31.

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依据对黄土基本湿陷特性的试验研究, 结合公路工程的特点, 分析并提出了与公路设计有关的黄土增湿湿陷量的计算方法和黄土增湿速率的确定方法;分析并总结出路堤填土小于或大于某一高度时, 可不考虑原状黄土地基的湿陷变形。认为目前执行的国家标准《湿陷性黄土地区建筑规范》来源于工业与民用建筑行业经验, 不能适用于公路工程建设的需要。因道路工程线长、面广, 地形地质条件多变, 相对建筑面积上投资小, 在分析与处理湿陷性黄土的方法上应注意行业特点。

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土钉支护结构优化设计中的混合粒子群优化算法

刘大鹏, 周建中, 杨俊杰

中国公路学报. 2005, 18(4): 32-36.

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为了在土钉支护设计中寻找一组最佳设计参数, 以达到既经济又安全的目的, 将混沌搜索的粒子群优化(PSO)算法应用到基坑土钉支护优化设计中, 以单位长度土钉墙的土钉材料造价作为优化的目标函数。该方法保持了PSO算法结构简单的特点, 改善了PSO算法的全局寻优能力, 提高了算法的收敛速度和计算精度。同时, 对不活动粒子的处理使算法避免了早熟现象的出现。工程实例计算表明:该方法是进行土钉支护结构优化设计的有效方法。

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斜拉索磁流变智能阻尼控制系统分析与设计

李惠, 刘敏, 欧进萍, 关新春

中国公路学报. 2005, 18(4): 37-41.

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在结构主动、半主动和智能控制系统优化设计方法的基础上, 研究了斜拉索磁流变智能阻尼控制系统的设计方法, 并采用所建立的设计方法完成了山东滨州黄河公路大桥斜拉索磁流变智能阻尼减振系统的优化设计。采用限界HROVAT最优控制算法确定磁流变阻尼器的半主动控制力, 数值计算了斜拉索磁流变阻尼控制系统的风振反应。进一步分析比较了主动控制、半主动控制、Passive-on被动控制和Passive-off被动控制策略下的磁流变阻尼器控制斜拉索风致振动的控制效果, 验证了磁流变阻尼器优化设计方法的正确性和磁流变阻尼器控制策略的有效性。

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连续梁桥纵向地震碰撞反应参数研究

王军文, 李建中, 范立础

中国公路学报. 2005, 18(4): 42-47.

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针对连续梁桥在地震作用下伸缩缝处的碰撞现象, 建立了考虑支座非线性和墩柱弹塑性的碰撞模型。在此基础上, 应用非线性时程方法研究了纵向地震作用下连续梁桥相邻联的非同向振动和伸缩缝处的碰撞效应。分析结果表明:影响碰撞反应的主要因素是相邻联的周期比和基本周期的大小, 相邻联的质量比、伸缩缝间隙大小以及墩柱的弹塑性等因素对连续梁桥地震碰撞反应也有重要影响。同时还发现:碰撞对高度不同向振动的相邻联影响较大, 当相邻联的周期比T₁/T₂>0.7时, 碰撞对连续梁桥纵向地震反应的影响较小。

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高强混凝土梁在疲劳荷载作用下的裂缝宽度计算

钟铭, 王海龙, 王海良

中国公路学报. 2005, 18(4): 48-53.

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为了分析讨论高强混凝土梁在疲劳荷载作用下裂缝变化的一般规律和特点, 通过9根配有新Ⅲ级钢筋的高强混凝土梁的等幅疲劳荷载试验, 研究了影响高强混凝土梁疲劳裂缝宽度的主要因素, 并根据初始裂缝宽度和受压区混凝土应变增长系数建立了疲劳荷载作用下高强混凝土梁的裂缝宽度计算公式。最后, 将计算结果与试验结果进行了对比分析, 分析表明:该计算公式可以准确地预测高强混凝土梁从初期裂缝开展直至破坏的裂缝宽度发展规律, 可为高强混凝土梁的设计提供一定的参考。

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预弯组合梁桥的弹塑性极限承载能力研究

郑一峰, 黄侨, 冷曦晨

中国公路学报. 2005, 18(4): 54-58.

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针对预弯组合梁极限承载能力研究不充分的问题, 通过对7片预弯组合试验梁的抗弯强度试验和3片预弯组合试验梁的抗剪强度试验研究, 提出了预弯组合梁弹塑性极限状态的破坏机理。在此基础上建立了预弯组合梁弹塑性极限状态的抗弯强度和抗剪强度的实用计算方法, 对极限抗弯强度的计算方法进行了试验验证, 利用该方法所得计算值与试验实测值吻合较好。该计算方法已应用于多座预弯组合梁桥的设计。

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预应力钢索与索道孔壁接触压力的模拟研究

丁淑蓉, 阮江涛, 佟景伟, 李凤芹, 王桢

中国公路学报. 2005, 18(4): 59-61.

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根据试验观察, 提出了一种模拟预应力钢索与索道孔壁接触区域和接触压力的简单、实用的方法。通过对拱脚预应力钢索进行自平衡的计算, 得到了接触压力荷载的公式。根据公式, 将索力和接触压力分布荷载施加在物体的有限元模型上, 通过将有限元计算结果与试验结果进行比较, 可以看到二者吻合很好。在计算和试验过程中所得到的一些结论, 对预应力结构的计算和设计, 可以提供一些参考。

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单拱大跨隧道信息化施工监控量测技术研究

肖林萍, 赵玉光, 李永树

中国公路学报. 2005, 18(4): 62-66.

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针对地下工程的开挖和支护安全超前预报以及对地质灾害开展预测的问题, 以京珠国道高速公路旦架哨单拱大跨隧道信息化施工为例开展研究工作。现场监控量测主要针对锚杆轴力、围岩应力及型钢内力等, 同时结合地面地质调查和隧道洞内地质观测等, 通过数据的采集、处理和反馈, 建立了隧道信息化施工地质灾害预报流程与模型, 并成功地对重大地质灾害进行了预报, 使隧道工程的设计和施工运作纳入科学的动态管理中, 确保了隧道施工的安全。

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青藏铁路昆仑山隧道回冻预测分析

张学富, 喻文兵

中国公路学报. 2005, 18(4): 67-71.

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针对青藏铁路昆仑山隧道围岩多年冻土融化较多的问题, 考虑水分迁移和冰水相变耦合影响, 根据瞬态温度场问题的热量平衡控制微分方程和质量迁移方程, 应用伽辽金法推导出了有限元计算公式并编制了计算软件。运用该计算软件对昆仑山隧道施工期间的融化进行了回冻预测分析。分析结果表明:保温材料对昆仑山隧道的回冻起着阻碍作用。在现场观测寒区隧道围岩的温度和应力时, 必须考虑施工期间融化圈的影响, 而且观测时间要长一些。否则, 测量的温度和应力与隧道稳定后的温度和应力有较大的差异。

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偏压连拱隧道病害分析及治理措施

刘庭金, 朱合华

中国公路学报. 2005, 18(4): 72-77.

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基于某高速公路偏压连拱隧道衬砌发生严重破坏和隧道上方发生较大规模的山体开裂等病害, 采用地震CT手段对隧道周围的工程地质进行了探测;根据现场监测数据, 分析了隧道支护结构的受力状态及其安全性;对复杂地质条件下两种典型的施工方案进行了动态施工的数值模拟, 对比分析了不同施工方案对围岩稳定和衬砌受力的影响;探讨了衬砌发生严重破坏的原因, 并提出了相应的治理措施。研究结果表明:连拱隧道内侧断裂带、上方松散层等不良地质条件和不合理的施工方案是导致隧道衬砌严重破坏和山体地表开裂的主要原因。研究结果为分析和治理偏压连拱隧道病害提供了依据。

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公交优先的预信号控制交叉口车辆延误分析

张卫华, 陆化普

中国公路学报. 2005, 18(4): 78-82.

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为了定量评价公交优先预信号控制交叉口车辆延误, 首先对已有研究中所确定的主信号与预信号相互协调关系的不足进行了分析, 并对其进行了改进;然后对主信号处车辆到达和离开过程进行了分析, 在此基础上, 分别对设置预信号前后公交车辆与社会车辆延误变化的计算方法进行了研究。结果表明:预信号控制有助于减少公交车辆的延误, 却增加了社会车辆的延误, 而人均延误有所减少, 但在交叉口处于非饱和状态时人均减少延误效果不甚明显。

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可直接计算转向流量的改进型DIAL交通分配算法

任刚, 王炜

中国公路学报. 2005, 18(4): 83-86.

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为了在交通分配中直接计算转向流量而不是通过事后推算获取, 利用转向—路段拓扑关系及其衍生路段上流量守恒的规律, 对Logit交通分配中最常用的DIAL算法进行改进。改进后的DIAL算法既继承了原算法的基本结构和全部优点, 又可在得到路段流量的同时直接计算转向流量, 且能避免传统的FURNESS、FRATOR等事后推算模型在进行路段流量至转向流量迭代推算时的过大计算量及其他缺点。最后通过一个经典算例验证了该算法的有效性。

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基于拓扑处理的Logit型网络加载算法

李军, 辛松歆, 蔡铭

中国公路学报. 2005, 18(4): 87-90.

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针对均衡交通分配问题, 提出了一种基于拓扑处理来改进DIAL算法中合理路径的定义并求解Logit型网络加载模型的新算法。当道路网络存在环路时, 算法根据从节点到讫点的阻抗的降序来删除节点上游没有遍历的路段, 从而将有环网络变为无环网络并根据拓扑排序确定的节点计算顺序来计算路段权重和流量。对于无环网络, 新算法可以得到与理论值完全一致的结果;对有环网络, 可以减少DIAL算法中非合理路径的数目。计算实例表明:新算法可降低DIAL算法中合理路径定义过于严格所带来的误差。

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最短路—最大流交通分配法

颜佑启, 欧阳建湘

中国公路学报. 2005, 18(4): 91-95.

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为确定公路网各路段交通量, 在最短路交通分配法的基础上, 引入了求最短路上最大流的分析技术, 提出了最短路上最大流交通分配计算方法。依据对公路网中不同路段初定的技术等级所具备的最大服务交通量和拥挤度的要求, 确定出该路段的容许交通量, 当路段所分配到的交通量累计达到这一量值时, 及时地对路段技术等级进行调整, 进而对该路段的路权与容许交通量进行适时的调整。算例表明:该计算方法有效地提高了交通分配过程中有关路权处理的整体质量, 较现行的最短路交通分配法和交通容量限制分配法的分配结果更趋合理。

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治理公路超载超限运输的长效机制和对策研究

李忠奎, 荣朝和

中国公路学报. 2005, 18(4): 96-99.

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为建立治理超载超限运输的长效机制, 首先建立了运输企业收入的计量模型, 分析了企业利润与运输价格、运输成本、超载罚款等变量之间的互动关系及企业获得最大利润的条件。在此基础上, 针对中国道路货运市场结构的特点, 从理性经济人的角度, 对运输企业在“惩罚博弈”下可能的行为选择进行了研究;其次结合美国治理超载超限运输的经验, 分析了不同执法强度和执法密度组合的执法策略及其适用条件、执法效果等, 对中国治理超载超限运输提出了解决方案和具体的政策建议, 对中国治理超载超限运输具有指导意义。

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道路拥挤定价下的公交收费模型研究

王健, 安实, 徐亚国

中国公路学报. 2005, 18(4): 100-103.

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为了在执行道路拥挤定价政策的前提下制定公共交通的收费标准, 提出可行的定价模型, 根据交通行为科学的有关理论和方法, 采用了两层规划技术建立了道路拥挤定价下的公交收费模型, 上层规划为交通系统优化, 下层规划为拥挤定价下的路网随机平衡问题。以广州市为研究对象, 计算了拥挤定价下广州市公交线网的最优价格体系。研究结果表明:所提出的模型能够描述出行者和交通管理部门分别在出行和交通管理中的决策行为, 较好地解释了用户平衡、路段路径流量和阻抗、交通需求、拥挤费、公交票价、出行成本等相互之间的逻辑关系。

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规范公路收费权转让行为的政策研究

周国光, 李颜娟

中国公路学报. 2005, 18(4): 104-109.

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为了增强社会公众对公路收费权转让的正确认识, 使转让公路收费权融资这一新生事物在中国公路建设融资市场上发挥更重要的作用, 在分析了收费权转让相关法律、政策、规范依据及国外可供借鉴经验的基础上, 提出了规范公路收费权转让行为、公路收费权转让主体、公路收费权转让条件、公路收费权转让期限、公路收费权价值评估方法、公路收费权转让价格、公路收费权转让收入使用以及相关问题的政策性建议, 以期实现以存量换增量, 以资产换资金。

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公路车辆对道路破坏性研究的系统化方法

任卫群, 张云清, 金国栋

中国公路学报. 2005, 18(4): 110-114.

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为研究公路车辆对道路的破坏性, 采用功能化虚拟样机(Functional Virtual Prototype)技术, 基于多体系统动力学理论建立车辆系统的功能化虚拟样机, 通过仿真得到车辆对道路的动态作用力;采用有限元方法(FEM)进行道路响应的研究, 继而进行道路的疲劳断裂分析。最后形成一套完整的公路车辆对道路破坏性研究的系统化方法, 并用于研究车辆设计、使用参数对道路破坏性影响的变化规律, 提出了有关车辆设计与使用方面的有益建议。

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汽车燃油空气加热器燃烧排放控制研究

申福林, 张勇, 郭金刚

中国公路学报. 2005, 18(4): 115-118.

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针对燃油空气加热器开机、关机排放污染严重的问题, 提出通过改进点火系统和供油系统来降低排放。通过对比发现:采用全陶瓷点火后, 开机过程的CO、HC浓度基本不变, 但烟度不透光系数(OPAC)峰值降低, 排烟持续时间缩短;改进供油系统后, 关机过程的HC排量降到原来的30%, CO排量降到原来的3%, 烟度OPAC值降为原来的28%, 各排放持续时间均缩短。试验结果表明:采用全陶瓷点火和改进供油系统有效地降低了加热器的开机、关机排放污染。

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内燃机活塞—缸套—活塞环系统工作状态的识别方法

周爱莲, 张有亮, 张雨

中国公路学报. 2005, 18(4): 119-122.

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提出了一种基于证据理论方法的内燃机活塞—缸套—活塞环系统工作状态的识别方法。通过搭建试验台架, 从实车试验中获取曲轴箱压力信号和机身振动加速度信号;提取试验特征值, 组建模型样本和试验样本, 并运用证据理论信息融合方法对内燃机的工作状态进行识别。研究结果表明:应用证据理论信息融合方法融合曲轴箱压力信号和机身振动加速度信号, 进而识别活塞—缸套—活塞环系统的工作状态这一方法有效、可行。

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分段线性变参数控制在数字式自动找平控制系统中的应用

张新荣

中国公路学报. 2005, 18(4): 123-126.

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为了验证分段线性变参数控制在自动找平控制系统中的应用前景, 对自动找平控制系统的结构、控制方式进行了介绍;分析了分段线性控制方式的工作原理及特点, 在实验室建立了沥青混凝土摊铺机数字式自动找平控制系统试验台, 设计了3套试验方案, 即普通电磁阀方案、高速开关阀方案和分段线性控制方案;对这3种控制方案进行了试验比较, 得出了在阶跃干扰作用下, 3种控制方案的响应速度及产生超调时的超调量。结果表明:分段线性控制方案具有较快的响应速度, 但在系统产生超调时, 其超调量相对较大。

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2005年, 第18卷, 第4期　刊出日期：2005-10-15

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