中国公路学报

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刘海松, 倪万魁, 颜斌

中国公路学报. 2007, 20(5): 1-6.

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为了研究黄土地区地质结构与公路边坡稳定性、排水防护措施的关系, 首先介绍了地质结构模型的概念、划分依据及其主要特征, 然后将黄土地区复杂的地质结构划分为8种模型;在给定坡高和坡型、有无大平台的情况下, 通过有限元模拟对比了各种模型的稳定性变化特性, 给出是否采用大平台设计高边坡坡型的建议, 明确了各类地质结构模型稳定性的差异;推荐了地质结构模型与边坡稳定性分析相结合的公路高边坡设计思路和适用的边坡防排水方案。结果表明:地质结构模型对边坡稳定性具有明显影响;Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类模型必须设置大平台, 其余模型可不设置。

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植物根系固坡作用的试验与计算

邓卫东, 周群华, 严秋荣

中国公路学报. 2007, 20(5): 7-12.

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为了从力学机制上探讨植物根系的锚固作用, 采用室内大型直剪试验和数值分析方法, 对植物根系锚固的有关规律进行分析。研究结果表明:根系的加入不仅改变了土的抗剪强度曲线形态, 而且形成了根系复合土, 提高了土体抗剪强度;不同的根系分布形态、分布位置对根系土强度和边坡稳定性的影响不同, 根系位于边坡中上部可以获得更好的固坡效果;总的来说, 植物根系具有比较明显的固坡作用。

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基于Takens理论和SVM的滑坡位移预测

董辉, 傅鹤林, 冷伍明, 邓宗伟

中国公路学报. 2007, 20(5): 13-18.

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针对滑坡变形时序非线性, 数据量少的特点, 引入Takens理论, 采用支持向量机(SVM)建立其预测模型, 建模过程中, 比较了由不同核函数获得的SVM模型的性能, 同时将SVM与RBF、Elman神经网络模型进行外推7步预测试验比较。结果表明:RBF核函数具有更好的工程实用价值;在有限样本情况下, SVM预测模型具有更好的准确性和泛化性, 其7步预测平均误差率控制在5％以内, 可见该方法在滑坡变形预测方面极具潜力。

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粗粒土振动压实特性试验

冯瑞玲, 王园, 谢永利

中国公路学报. 2007, 20(5): 19-23.

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以8种不同级配的粗粒土为研究对象, 采用室内表面振动压实试验方法, 研究粗粒土的级配特性与压实设备的振动频率、激振力对粗粒土压实特性的影响, 并利用多元线性回归方法, 分析土样级配特性对粗粒土压实效果的影响, 最后建立粗粒土最大干密度与其级配特征粒径之间的关系式, 并提出用5个特征粒径表示的级配特征函数。结果表明:级配不同的粗粒土在不同激振力、振动频率作用下, 干密度-振动频率、干密度-激振力曲线形状几乎呈正态分布, 存在最大干密度和对应的最佳振动频率、最佳激振力。

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磨细矿渣高性能路面混凝土的耐久性

袁春毅, 申爱琴, 韩继国, 赵乐易

中国公路学报. 2007, 20(5): 24-29.

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为了提高路面混凝土的耐久性, 通过机理分析, 将炼钢时的废渣磨细后, 作为第6组分掺入水泥混凝土中, 制作了高性能路面混凝土(HPPC)试件, 并对掺磨细矿渣高性能路面混凝土试件进行了耐磨性、抗渗性、抗冻性(包括一般冻融和盐冻耦合)及收缩性(包括干缩和温缩)的试验。结果表明:掺磨细矿渣后, 高性能路面混凝土的耐磨性、抗渗性、抗冻性均有显著提高, 干缩和温缩均大幅度减小。

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引入网络影响分析的道路选线优化模型

杨忠振, 王璐, 贾鹏

中国公路学报. 2007, 20(5): 30-35.

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提出一个基于遗传算法的道路选线优化模型, 该模型首先随机生成新建道路空间位置的候选方案集, 并依据GIS平台自动设计新建道路的平竖曲线, 并计算其各项工程费用;接下来, 分析变化了的路网的拓扑结构, 并在新路网中分配OD交通量, 获得OD交通在新路网上的交通流特征, 进而计算OD交通量的走行时间和在路网上的环境负荷;然后, 利用工程费用、OD交通走行时间费用和环境负荷当量费用构造适应度函数, 以判断各候选方案的优劣, 同时实施选择、交叉、变异操作以获得更多的候选方案, 直至得到一个最佳的新建道路方案为止。数字试验结果显示:新建道路对路网的影响不容忽视。

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基于法线偏差的旧路平面线形拟合精度评估方法

刘苏, 王文强, 查旭东, 徐卓揆

中国公路学报. 2007, 20(5): 36-40.

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在论述拟合法线偏差定义、构成及性质的基础上, 提出以拟合法线偏差表征旧路平面线形拟合偏差;建立了基于法线偏差的旧路平面线形拟合精度指标;提出了采用步长压缩摆动趋近法计算拟合法线偏差的算法, 并就拟合法线偏差的符号判定准则及方法进行了讨论。最后对321国道某路段旧路改造设计中的平面线形拟合精度进行评估。结果表明:按照外业、内业2个阶段, 采用拟合精度指标控制旧路平面线形拟合质量是可行的。

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基于ANSYS的桥梁全模态颤振频域分析方法

华旭刚, 陈政清

中国公路学报. 2007, 20(5): 41-47.

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提出了一种在ANSYS中直接分析大跨桥梁三维全模态颤振的有限元模型和频域方法。该有限元模型采用ANSYS的自定义单元Matrix27来模拟桥面受到的自激气动力, 而将单元Matrix27的刚度或阻尼矩阵描述成风速和振动频率的函数。通过阻尼特征值分析, 确定风-桥耦合系统的各复特征值, 其中复特征值的实部为阻尼而其虚部则为振动频率;并给出了求解系统各阶复模态特性随风速变化的迭代算法。最后以一简支梁桥和一悬索桥算例验证了颤振分析模型和方法的正确性和可靠性。该方法能使桥梁设计人员和研究人员可以直接利用ANSYS来分析大跨桥梁的耦合颤振。

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上海长江大桥节段模型气动三分力试验

周立, 葛耀君

中国公路学报. 2007, 20(5): 48-53.

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以主跨为730 m的钢主梁斜拉桥为对象, 研究了栏杆、汽车等对汽车-钢主梁桥面系统的气动三分力系数的影响。进行了1∶60缩尺模型试验, 开展了桥面无车状态、桥面有车状态和施工状态下的75个试验工况节段模型测力试验研究, 并利用获得的三分力系数进行了全桥静风响应分析。结果表明:栏杆增加了主梁的阻力系数;桥面车辆的存在使车-桥系统的阻力系数降低, 升力系数的绝对值变小, 升力矩系数绝对值变小;3种状态中三分力系数越大, 相应的侧向、竖向和扭转响应越大;随风攻角变化, 栏杆、汽车对车-桥系统阻力、升力和升力矩的影响各不相同。

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悬索桥桥塔挂缆前后动态特性分析与测试

李枝军, 韩晓林, 李爱群, 缪长青, 冯兆祥

中国公路学报. 2007, 20(5): 54-58.

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通过有限元分析和基于环境激励的模态试验分析, 研究了润扬长江公路大桥南汊悬索桥挂缆前后桥塔的动态特性。在分析挂缆后桥塔动态特性时, 将上部结构的作用转化为弹性约束, 建立了等效模型进行分析, 推导了主缆等效约束刚度的近似计算公式。结果表明:挂缆前后桥塔顺桥向动态特性变化较大, 横桥向变化较小;等效有限元模型是合理的, 悬索桥的振动可以分为2种体系运动, 塔的振动特性可以单独取出进行分析。该结论为验证设计理论和后期维护提供了重要依据。

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软土地基上桥台桩基受力算法研究

易笃韬, 邵旭东, 李立峰, 许春绵

中国公路学报. 2007, 20(5): 59-64.

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结合位于珠江三角洲软土地区的2座梁桥桥台病害的实地检测情况, 对软土地基上桥台受力机理进行了分析。通过结合Ito基于塑性变形理论推导的用于计算位于移动土体中的桩基所受到的挤压力的理论计算公式和有限元分析方法, 建立了符合软土地基桥台桩基实际受力情况的平面杆系计算模型。通过将计算结果与随后进行的16根桥台桩基的钻芯取样结果进行对比, 揭示出了这2座桥的桥台桩基产生严重断裂的真正力学原因, 从而初步找到了一种适合于软土地基上桥台桩基的计算方法。

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基于Novozhilov-柔度理论的连续弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别

叶见曙, 张剑, 赵新铭

中国公路学报. 2007, 20(5): 65-70.

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为了有效评估和预测弯箱梁桥位移场、应力场, 进行了连续弯箱梁桥位移参数的识别, 推导了连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波方程, 同时基于Novozhilov-柔度理论, 给出了弯箱梁桥位移参数Kalman滤波识别的具体步骤。研究结果表明:连续弯箱梁桥位移参数的Kalman滤波识别对位移参数滤波初始值的选取有较强的依赖性, 位移参数滤波初始值选取恰当时, 位移参数的Kalman滤波识别过程稳定收敛, 且收敛于参数真值;滤波初始值选取不合理时, 滤波过程易发散。

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波形钢腹板PC组合箱梁纯扭性能的非线性分析

聂建国, 唐亮

中国公路学报. 2007, 20(5): 71-77.

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在钢筋混凝土变角软化桁架模型薄膜元理论的基础上, 提出了针对波形钢腹板PC组合箱梁这种新型桥梁结构的纯扭性能分析模型。在该模型中对该类型箱梁的受力特点进行了合理简化, 建立了一组充分满足平衡条件、变形协调条件和材料本构关系的方程, 并给出了求解这些方程的有效算法。对部分试件的计算验证表明:该模型可以用于准确预测极限抗扭承载力, 同时为混凝土翼板开裂后梁的全过程分析提供了有效途径。

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连拱隧道设计荷载的确定方法

丁文其, 王晓形, 朱合华, 杨林德, 李志厚

中国公路学报. 2007, 20(5): 78-82.

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为了给连拱隧道的设计计算提供理论依据, 并为以后扩大修建连拱隧道提供支持, 提高中国的连拱隧道设计水平, 尽可能地减少连拱隧道中隔墙设计的随意性, 基于双塌落拱的假定, 即认为隧道松动压力的计算值应在半结构宽度与整个开挖宽度相应的松动压力之间取值, 并结合现场监测数据, 提出了一种新的连拱隧道的荷载确定方法, 建立了深、浅埋连拱隧道荷载模式。最后将该方法应用于云南思小高速公路连拱隧道设计中, 取得了良好的经济和社会效益。

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公路双连拱隧道施工过程中中隔墙的变形及稳定性

夏永旭, 王文正, 胡庆安

中国公路学报. 2007, 20(5): 83-88.

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应用线弹性平面应变和空间模型, 考虑了施工中可能出现的各种不利因素, 对双连拱隧道三导洞法施工时, 中隔墙的变形和稳定性进行了详细的数值模拟分析。结果表明:右洞(先开挖洞)开挖对中隔墙的影响约在开挖面前后1.5B(B为右洞开挖宽度)的范围, 左右两洞的开挖面间距以2.5B～3.0B为宜;右洞施工时, 中隔墙产生整体向左的偏转, 墙身中部向左侧鼓出, 基部右趾向上抬起;同时在纵断面方向, 产生向左的横向弯曲;随着左洞施工推进, 中隔墙的偏转得到纠正, 基部右趾回落, 横向弯曲逐渐恢复;在整个施工过程中, 中隔墙顶部和左侧的密实回填, 对抑制中隔墙的变形和降低中隔墙的内力十分有效。

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能力约束下的停车行为模型及其求解算法

李志纯, 朱道立

中国公路学报. 2007, 20(5): 89-94.

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建立了能力约束下的旅行选择和停车行为模型, 模型同时考虑了出行者对旅行路径和停车设施的选择、道路路段和停车设施的能力约束以及道路网络的需求弹性。构造了数学规划模型, 证明在非主动能力约束下, 网络均衡条件与该数学规划模型等价;当能力约束为主动约束时, 该数学规划模型的解不是网络均衡解, 但当对路网的饱和路段和饱和停车设施征收某个附加费用之后, 网络均衡解满足能力约束。设计了增广的Lagrangian对偶算法和部分线性化算法来求解该模型, 并利用算例来验证模型和算法的效率及评价交通政策的效果。计算结果表明:停车收费、新增停车设施、停车设施与目的地之间的步行距离将显著影响出行者的旅行选择和停车行为。

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结合信号配准技术的小波多尺度车辆边缘检测方法

连静, 王珂, 杨兆升

中国公路学报. 2007, 20(5): 95-100.

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为了在准确检测边缘的同时有效地抑制噪声, 提出了结合信号配准技术的小波多尺度边缘检测方法。该方法首先基于小波变换的特点设计小波多尺度边缘检测算法检测图像边缘;而后结合信号配准技术将不连续的边缘连接为完整的边缘轮廓, 减弱由噪声或干扰造成的影响。试验结果表明:该方法不仅能准确检测出清晰连续的边缘图像, 而且能有效抑制噪声, 是边缘检测的实用方法。

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高速公路隧道进出口视觉震荡与行车安全研究

杜志刚, 潘晓东, 杨轸, 郭雪斌

中国公路学报. 2007, 20(5): 101-105.

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利用EMR-8B眼动仪, 以高速公路隧道进出口驾驶员的瞳孔变化为研究对象, 在大量行车试验基础上, 针对明暗适应中的视觉震荡现象, 选取换算视觉震荡持续时间作为驾驶员视觉舒适度评价指标, 用于评价隧道进出口驾驶员视觉负荷程度及行车安全性。结果表明:当隧道进出口行车速度控制在85 km·h^-1以下时, 能保证驾驶员良好的视觉舒适度, 并得出高速公路隧道进出口停车视距应比现行规范增加20～30 m。

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基于超车行为的双车道公路通行能力分析

刘江, 邵长桥, 荣建, 任福田

中国公路学报. 2007, 20(5): 106-111.

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为了研究双车道公路上的超车行为, 定义了可回车车头时距与可超车车头时距, 通过超车试验得到了两者的临界间隙值;分析了单向、双向车道的最小通行能力, 合理解释了双向车道通行能力值小于2倍单向车道通行能力值的原因;最后确定了中国双车道公路上跟车车头时距值和跟车率。结果表明:根据实测数据及拟合仿真试验得到的双车道公路的基本通行能力为3 000 pcu·h^-1。

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湿式摩擦离合器摩擦片表面温升和油槽结构研究

贾云海, 张文明

中国公路学报. 2007, 20(5): 112-116.

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应用接触温度计算模型和热分析基本原理, 研究了重型车辆湿式摩擦离合器摩擦片的温度分布和失效原因, 分析和推导了简单、实用的摩擦片温度计算公式并得到试验验证。此外, 介绍了从动摩擦片常见的表面油槽结构, 分析了不同油槽结构对传递扭矩、摩擦片表面温度以及带排扭矩的影响。试验结果表明:双圆弧油槽综合性能较好, 摩擦副摩擦因数适中, 对带排扭矩影响小, 且易于制造, 最适合于重型车辆湿式摩擦离合器从动摩擦片使用。

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油束雾化形成机理分析

岳晓峰, 王瑾, 梁亮, 韩立强

中国公路学报. 2007, 20(5): 117-121.

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应用数字粒子图像测速技术对燃油喷雾进行了深入的研究。以可视化的测试结果为依据, 提出了对燃油破碎雾化过程认识的新观点, 即在喷射纵向上, 把燃油雾化破碎分为初始破碎区和细化破碎区2个部分;在喷射横向上分为雾化核心区、过渡区和边缘区3个部分。研究发现燃油破碎的整个过程中出现了油团、油线、油云聚集体等燃油破碎单元。结合测试结果对上述燃油破碎单元的出现、发展和转变过程进行了深入分析。结果表明:油束雾化是一个连续渐变多状态混合叠加的过程。

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基于SVM的二叉树多类分类算法在工程车辆挡位决策中的应用

韩顺杰, 赵丁选

中国公路学报. 2007, 20(5): 122-126.

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为了解决工程车辆挡位决策这种典型的多类分类问题, 在介绍自动变速器挡位决策基本原理的基础上, 提出基于SVM的二叉树多类分类的挡位决策算法, 将分类器分布在各个节点上, 从而构成了多类SVM, 并在制定换挡策略时, 考虑了工作油泵所消耗发动机功率的波动问题。试验结果表明:该方法可根据车辆运行状态确定最佳挡位, 从而及时准确地满足工程车辆自动换挡要求。

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2007年, 第20卷, 第5期　刊出日期：2007-09-15

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