中国公路学报

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李进军, 黄茂松, 王育德

中国公路学报. 2006, 19(1): 1-5.

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针对交通荷载作用下软土地基的变形问题, 采用累积应变的经验公式计算其累积沉降。首先通过确定车辆荷载引起的动偏应力和土层的力学指标计算出静力破坏偏应力, 然后通过考虑土物理力学性质、循环荷载次数的累积变形公式计算软土地基中各土层在车辆荷载作用下引起的残余累积应变, 最后用分层总和法计算总沉降。采用该方法对交通荷载作用下上海地区典型软土地基的累积沉降进行了实例分析。

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移动荷载下粘弹性地基上无限大板的稳态响应

蒋建群, 周华飞, 张土乔

中国公路学报. 2006, 19(1): 6-11.

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针对高速交通体系引起的结构与地基振动问题, 采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型, 分析了运动车辆荷载作用下路面体系的动力响应。首先采用三维Fourier变换法导出了板在任意匀速运动荷载作用下的稳态挠度的一般解, 然后推导了各种移动荷载作用下板挠度的二维积分解析解, 包括恒常和简谐移动矩形均布荷载、线均布荷载、集中荷载, 最后采用自适应数值积分算法计算了板在移动集中恒载和移动矩形均布恒载作用下的挠度, 比较了两种荷载作用下板挠度的异同。结果表明:上述两种荷载作用下板挠度的差异较小, 可尝试将运动车辆作用于路面体系的荷载简化为移动集中荷载阵列考虑。

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保温护道对冻土路基地温特征的影响

汪双杰, 陈建兵, 章金钊

中国公路学报. 2006, 19(1): 12-16.

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根据青藏公路昆仑山段实际地温观测数据与工程地质特点, 建立了路基温度场模拟计算的数学物理模型及其边界条件, 运用有限元方法模拟保温护道对路基温度场的影响, 并结合青藏公路保温护道段工程试验研究, 通过对比分析研究了保温护道对路基地温特征的影响规律。结果表明:修筑保温护道在一定程度上恢复了青藏公路在以往修筑过程中就地取土所破坏的路基两侧冻土环境, 对防止融化盘的扩大, 减少与减缓路基病害的发生与发展起到了十分积极的作用;相对于未遭破坏的天然地表而言, 保温护道表面条件不利于冻土生存, 冻土退化趋势有所加强。从路基热稳定性的角度, 设置保温护道虽能有限度地缩小融化盘, 其同时增大融化深度并提高年平均地温。人为上限、年平均地温及融化盘等路基温度场特征要素对设置保温护道反应不敏感, 因此工程中不应将保温护道作为提高路基热稳定性的主要措施。

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土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基相似模型试验

陈艳平, 赵明华, 陈昌富, 姚琪阳

中国公路学报. 2006, 19(1): 17-22.

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为深入研究土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一新型多元复合地基加固体系的承载力和沉降变形机理, 应用量纲分析法推导了土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基模型试验的相似准则, 根据相似理论设计和完成了3组具有可比性的模型试验, 获得大量荷载-沉降、桩土应力比和应力分布数据。试验结果分析表明:在土工格室碎石垫层-碎石桩复合地基这一水平向-竖向多元复合地基共同作用的加固体系中, 结合了土工格室碎石垫层的水平向增强体作用和碎石桩的竖向增强体作用;土工格室碎石垫层和碎石桩复合地基相互作用, 共同工作构成的荷载传递和支撑体系是其提高承载力, 减少沉降和差异沉降的主要机理。

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冷轧带肋钢筋混凝土受弯构件疲劳性能研究

陈浩军, 彭艺斌, 张起森

中国公路学报. 2006, 19(1): 23-27.

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为推广冷轧带肋钢筋在水泥混凝土路面中的应用, 对配有不同配筋率的冷轧带肋钢筋混凝土简支标准梁进行了等幅疲劳荷载试验研究, 针对不同的疲劳破坏形式, 分析其产生的原因, 提出了界限配筋率的概念, 并推导了折断破坏与弯拉破坏之间和弯拉破坏与剪压破坏之间的界限配筋率。提出了考虑不同配筋率影响的、可供配筋混凝土路面设计参考的疲劳方程。通过研究发现:受弯构件适当配置冷轧带肋钢筋不仅具有良好的抗裂性能和延性, 而且其疲劳寿命也有显著提高。

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土工织物对复合式路面结构内力影响分析

李淑明, 许志鸿, 蔡喜棉

中国公路学报. 2006, 19(1): 28-31.

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利用有限元软件分析了旧水泥混凝土(PCC)路面沥青混凝土(AC)罩面复合式路面结构用各种土工织物延缓反射裂缝的效果, 发现土工织物夹层能显著改善加铺层底部的弯拉应力分布情况, 但对于旧板接缝运动产生的剪切应力没有明显的效果, 因此, 该种路面结构仍然需要强调对旧路面板及其基础的处治。试验结果表明:加铺层厚度的增加也能够大大降低加铺层底部的弯拉应力, 但厚度超过20 cm后, 增加厚度不再是一个经济的办法。

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多级嵌挤密实级配设计方法研究

陈忠达, 袁万杰, 高春海

中国公路学报. 2006, 19(1): 32-37.

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以逐级填充理论和粒子干涉理论为设计依据, 以贝雷法为设计和检验标准, 提出了由集料主、次骨架结构形成的多级嵌挤密实级配(MDBG)的设计体系, 包括粗集料级配设计、细集料级配设计、合成级配设计及贝雷法对设计级配的检验。在贝雷法级配设计的基础上, 提出将混合料中0.075 mm筛孔通过率也作为检验指标, 从而使贝雷法的控制指标更趋于完善;同时给出了适合于16型多级嵌挤密实级配(MDBG-16)的相应检验标准。

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SMA粗集料结构的数值模拟

陆阳, 周永江, 张蓉

中国公路学报. 2006, 19(1): 38-41.

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针对沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)特有的骨架结构特点, 采用蒙特卡罗方法随机生成集料颗粒, 并按相容条件进行混合料骨架集成。根据此原理, 以VC++为平台, 开发出离散球体堆积计算程序, 并将该程序应用于SMA16骨架微观结构模拟分析, 同时就骨架间隙率、配位数对结构边界约束条件及混合料级配的敏感性问题进行了讨论。结果表明:由计算机模拟的SMA骨架结构与实际情况接近, 对集料配合比设计具有参考价值。

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基于遗传算法的公路平面优化

马庆雷

中国公路学报. 2006, 19(1): 42-46.

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提出了一种基于遗传算法的公路平面线形优化方法, 将遗传算法应用于公路平面优化设计, 更好地解决了目前传统算法难于处理的一些问题。首先根据平面初始解建立一个可行域, 利用浮点编码选择平面坐标作为染色体, 然后对可行域中的可能解用一个评价函数(适应度)来度量, 利用交叉、变异算子在可行域中选择最优解。实践表明:该方法具有全局解空间搜索能力, 从而实现了全局寻优的目的, 对公路平面优化设计是有效、可行的。

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土工格栅加筋陡边坡路堤位移特性的试验研究

苗英豪, 胡长顺

中国公路学报. 2006, 19(1): 47-52.

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为了解土工格栅加筋陡边坡路堤的位移特性, 通过离心模型试验和土工格栅应变的现场观测进行了研究。获得了土工格栅加筋路堤横断面位移分布和路堤中土工格栅应变随时间变化的情况, 发现在边坡坡脚浸水的情况下, 加筋模型有绕边坡坡脚倾覆的趋势, 倾覆趋势随加筋密度的增大和边坡坡度的增大而增大, 而不加筋路堤边坡发生了滑塌, 表明土工格栅的加入提高了路堤的整体性。在边坡坡脚浸水的情况下, 地基土体在边坡坡脚附近的推移以及在路堤下部的沉降是路堤破坏的主要原因, 有无加筋、加筋密度和边坡坡度对地基土体位移的分布特性影响不大。

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大型桥梁施工预测控制系统研究

何雄君, 范立础, 李丽平, 邵吉林

中国公路学报. 2006, 19(1): 53-57.

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为了保证实际施工中结构各节段在构形和受力状态两方面逼近施工节段合理状态, 避免事故发生, 确保工程高效、安全、优质, 基于归一化映射规则, 研究灰因和白果, 提出了适应任意灰序列的灰预测模型NGM(1, 1);研究遗传算法的随机摄动法, 提高向前滚动优化效率;研究强度、稳定性的同步分析技术, 保证施工过程强度、稳定性安全。在此基础上, 论述了大型桥梁施工控制系统的理论特色, 以实例说明了其应用, 论证了其正确性。

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预应力高强混凝土梁极限承载力分析

刘小燕, 颜东煌, 张峰, 魏洪昌, 韦成龙

中国公路学报. 2006, 19(1): 58-61.

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针对高强混凝土材料力学行为的特殊性, 考虑材料非线性的影响, 通过将普通钢筋均匀“涂抹”于混凝土中, 建立综合本构关系矩阵, 将由此形成的普通钢筋与混凝土匀质材料整体离散为实体单元, 并将预应力钢筋离散为独立的一维单元, 用有限元法对预应力高强混凝土T型梁进行了极限承载力分析研究, 给出了梁受力全过程p-f曲线, 分析了其受力变形和破坏特点。为方便结构工程师参考, 还对影响预应力高强混凝土梁极限承载力的主要结构参数(配筋率、高跨比等)进行了分析计算, 推荐了这些参数的合理取值范围。

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MR阻尼器对斜拉索减振控制的数值仿真

邬喆华, 楼文娟, 陈勇, 倪一清, 高赞明

中国公路学报. 2006, 19(1): 62-66.

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为控制斜拉索的大幅振动, 在Hamilton原理基础上应用Galerkin法建立了斜拉索振动控制的计算模型。通过改进形函数, 采用四阶五级RK算法对钱江三桥南岸154 m长的斜拉索进行了现场试验的数值仿真。磁流变(MR)阻尼器力学关系采用由室内试验结果回归的非线性滞回双粘性数学模型, 系统等效阻尼比通过希尔伯特变换识别。分析表明:数值仿真对现场试验具有很好的指导作用, 同时能进一步验证现场试验的结果。MR阻尼器作为被动控制器件时制振效果明显, 与最优油阻尼器控制效果相当且控制的频域范围要比油阻尼器的广;当供电失效时也可满足斜拉索减振的要求。斜拉索的各阶共振峰频率在安装MR阻尼器后略微增大。MR阻尼器在施加一合适的电压时可以发挥最佳的制振效果。

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粘弹性点支承粘弹性桩的动力稳定性分析

冯振宇, 王忠民, 樊丽俭

中国公路学报. 2006, 19(1): 67-70.

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为了探讨粘弹性点支承对粘弹性桩动力稳定性的影响, 利用梁振动理论给出了轴向周期性动压作用下粘弹性点支承的粘弹性桩振动微分方程, 根据动力稳定性理论给出了粘弹性点支承粘弹性桩的临界频率方程和不稳定区域。计算结果表明:对Kelvin模型粘弹性桩来说, 随着粘弹性支承的粘性阻尼系数和弹性系数以及粘弹性桩的粘性系数的增大, 粘弹性桩的动力不稳定区有明显的缩小, 反之亦然;粘性系数、粘性阻尼系数和弹性系数对桩的动力稳定性有显著影响。

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斜拉桥双箱单室箱形主梁的空间应力分析

杨霞林, 李乔, 冉琦山

中国公路学报. 2006, 19(1): 71-74.

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利用结构有限元分析程序ANSYS, 对两座大跨度斜拉桥不同长度、不同尺寸的箱形主梁建立了6个有限元模型, 并对其进行了施工阶段的空间应力分析。考虑到梁段以外附近区域的作用, 在梁两端截面上施加了由平面杆系结构分析所得的端面内力;另外, 索力和预加力也施加在相应的位置, 分析了不同工况下箱形主梁在自重、索力和预应力作用下的空间应力效应。归纳出斜拉桥中此类双箱单室倒梯形截面的应力分布特点及薄弱环节, 并提出优化措施。分析表明:加厚底板对斜拉桥双箱单室箱形主梁应力分布的改善效果最佳。

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二次预应力组合结构试验研究

邵旭东, 李立峰, 张伟

中国公路学报. 2006, 19(1): 75-79.

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为了解决预应力混凝土结构中反拱过大的问题, 提出了二次预应力组合结构的新概念;基于线性徐变理论和变形协调原理, 推导了二次预应力组合结构的内力重分布计算公式;在此基础上, 进行了二次预应力组合结构和常规预应力梁的对比试验, 并进行了大量的数值计算和分析, 得到了结构内力重分布结果和变形结果。试验结果和理论分析均表明:二次预应力组合结构可大大改善反拱过大等问题, 值得进一步推广。

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环保型傍山隧道结构研究

蒋树屏, 刘元雪, 黄伦海, 郭云普

中国公路学报. 2006, 19(1): 80-83.

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为了保护南京老山二号公路隧道右线傍山段的自然环境, 采用锚喷支护与棚洞结构相结合的傍山隧道结构形式, 形成互为补充的完整受力体系和边坡防护工程, 减小了刷坡范围。通过棚洞顶按一定坡率回填, 种植树草, 可有效地绿化洞口边仰坡。平面应变弹性数值模拟分析结果表明:该结构的变形与受力是合理的, 在安全上均能满足相关技术规范。提出了该结构的合理施工方法。在路线傍山布置地段, 构造物应顺应地形, 提倡设置棚洞、半隧道, 以达到保护边坡和自然环境的目的。

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区域ITS框架开发方法与实例研究

陈旭梅, 于雷, 耿彦斌, 高永

中国公路学报. 2006, 19(1): 84-88.

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介绍了智能交通系统(ITS)体系框架的概念, 在阐述研究意义及背景的基础上, 重点介绍了在北京市区域框架开发实践中探索的一套理论方法, 即在广泛调研分析的基础上获得区域ITS发展的功能需求;将功能需求映射到国家框架, 确定出ITS用户服务;引入美国国家ITS框架实施服务模块的概念, 将ITS用户服务进一步分解到可实施的实施服务模块层次;借助框架辅助开发工具, 确定物理实体及框架流, 得到ITS的物理框架;结合物理框架, 识别出北京市ITS标准需求;最后对开发实践进行了总结。

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信号交叉口左转非机动车影响分析

徐良杰, 王炜

中国公路学报. 2006, 19(1): 89-92.

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为了研究信号交叉口各交通流的相互影响, 以便对其进行更为合理有效的信号控制, 分析了四路平面信号交叉口的交通流冲突, 并应用接受间隙理论, 通过实际观测数据得到了左转非机动车穿越分布规律, 推导了左转非机动车穿越数及滞留数计算公式;通过定量分析, 最后得到了左转非机动车对直行机动车的影响模型, 为设置非机动车专用信号相位提供了理论依据, 同时为信号交叉口的信号设计, 特别是非机动车专用信号相位的设置、分析和研究提供了新思路和新方法。

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基于随机用户平衡的混合交通网络流量分离模型

四兵锋, 孙壮志, 赵小梅

中国公路学报. 2006, 19(1): 93-98.

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考虑了影响出行者交通选择行为的主要因素(时间、费用、方便性、舒适性等), 分析了在多种交通方式(私家车、出租车、公交车、轨道交通以及自行车等)存在条件下城市交通网络中出行者交通选择行为, 包括交通方式选择和出行路径选择, 并基于随机用户平衡(SUE)理论构造了城市混合交通网络的流量分离和分配综合模型及求解算法。最后通过一个简单算例, 得到了当各种影响因素变化时, 各种交通方式的流量变化情况。

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基于风险分析的公路项目投资决策

陈传德, 张明远

中国公路学报. 2006, 19(1): 99-103.

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针对公路建设项目投资决策中的风险问题, 通过计算项目现金流量的概率, 定量分析了项目所承担的风险, 为投资者提供了必要的决策信息, 减少了决策的盲目性。公路建设项目投资风险主要以经济风险的形式来反映, 各种风险因素的综合作用直接导致项目现金流量发生变化, 最终影响到项目的评价指标。以具体公路建设项目为例, 对各种风险因素进行分析, 并对由此引起的现金流变化进行估计, 得到包含风险因素的现金流, 据此对净现值(NPV)进行风险评价, 得出NPV的分布区间和大于零的概率, 可作为公路项目投资决策的依据。

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考虑多种随机因素的公路工程网络计划技术

袁剑波, 刘伟军, 张建仁

中国公路学报. 2006, 19(1): 104-107.

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对在编制公路工程进度计划时如何考虑气候等随机因素的影响进行了研究, 提出了考虑气候等随机因素影响的公路工程动态网络计划方法。该方法将影响公路工程施工的随机因素归纳为2类, 分别运用计算机仿真技术和计划评审技术(PERT)建立了各类随机因素对工作持续时间的影响量的计算模型。基于试算法, 分别建立了在已知工作开工时间和工作完工时间的前提条件下, 工作持续时间的计算模型。运用这些模型在计算机上进行仿真试验, 得到一组工作时间参数的样本值, 通过对这组样本值的统计分析, 得到在随机因素影响下工作持续时间的变化趋势和平均值、项目工期的变化趋势和平均值等参数值, 从而为科学地进行进度管理提供依据。

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并联式混合动力电动汽车动力总成控制器硬件在环仿真

李国岫, 张欣, 宋建锋

中国公路学报. 2006, 19(1): 108-112.

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通过对EQ6110并联式混合动力城市客车的动力总成系统结构和控制系统的分析, 研制开发了用于并联式混合动力电动汽车(PHEV)的动力总成控制器设计开发的硬件在环仿真系统;详细介绍了动力总成各个部件仿真模型的建立, 包括发动机模型、电机模型、动力电池模型以及传动系统模型等;通过Matlab/Simulink的建模, 运用dSPACE实时计算系统成功地构建了PHEV多能源动力总成控制器的硬件在环仿真系统;最后进行了PHEV动力总成控制器硬件在环仿真的测试试验研究。

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汽车磁流变液减振器阻尼力计算方法

廖昌荣, 余淼, 张红辉, 陈伟民, 唐旭东

中国公路学报. 2006, 19(1): 113-116.

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针对磁流变液在剪切流动中存在剪切稀化特性, 根据流体力学N-S方程, 建立了基于Herschel-Bulkley模型的准稳态平板Poiseuille流动方程, 得出了磁流变液在阻尼通道中流动的速度分布函数, 分析了磁流变液的剪切稀化效应对阻尼通道磁流变液流动的影响, 推导了汽车磁流变液减振器阻尼力计算表达式, 对汽车磁流变液减振器产生的阻尼力进行理论预测研究。按照长安之星微型汽车技术要求, 设计和制作了微型汽车磁流变液减振器, 并对其进行了试验测试, 测试结果表明:所提出的分析方法是可行的。

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基于遗传算法的工程车辆自动变速神经网络控制

张红彦, 赵丁选, 陈宁, 尚涛

中国公路学报. 2006, 19(1): 117-121.

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为了提高工程车辆传动系统效率, 保持液力变矩器工作在高效区, 提出了基于径向基函数神经网络的工程车辆自动变速控制方法, 利用车辆传动试验台换挡控制试验的数据作为学习样本, 采用遗传算法对径向基网络进行训练, 并进行了验证性的仿真试验。仿真结果表明:该算法收敛速度快, 能够满足工程车辆对换挡实时性的要求, 可以根据车辆运行状态确定最佳挡位, 并能够保证液力变矩器经常工作在高效区。

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双频合成振动压实试验研究

姚运仕, 肖刚, 董秀辉, 冯忠绪

中国公路学报. 2006, 19(1): 122-126.

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为了适应被压实材料的多样性和强化压实过程, 提出了由两个或两个以上的简谐振动复合而成的多频合成振动压实方法, 以双频合成振动压实为例, 分析了双频合成振动的特点, 给出了高频取45~65 Hz, 低频应与路基压实的要求相适应的取值原则。设计制造了试验样机, 对样机工作速度、功率和压实度等进行了测试, 完成了性能试验研究。试验结果表明:样机工作性能稳定, 与单频振动相比较, 在双频振动的各工况下, 都有较好的压实质量, 证明双频振动压实比单频振动压实具有明显的优越性。

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2006年, 第19卷, 第1期　刊出日期：2006-01-15

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