中国公路学报

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王向余, 刘华北, 宋二祥

中国公路学报. 2008, 21(2): 1-5.

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对黏性土填土的加筋土挡土墙进行了蠕变有限元分析, 研究了填土蠕变大小对墙体的影响, 探讨了填土与筋材蠕变的相互作用机理。研究结果表明:当填土蠕变率大于筋材蠕变率时, 筋材在墙体建成后拉力将会持续增大, 并不表现应力松弛;随着填土蠕变率增大, 墙体水平位移及筋材应变和拉力会随之增大, 并且蠕变时间越长, 这种增大效应越明显;目前实际设计方法中对填土蠕变影响的考虑不足, 是偏于不安全的。

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土工格栅加固浅层软土地基的有限元分析

程培峰, 慕万奎, 姜海洋, 王旭

中国公路学报. 2008, 21(2): 6-11.

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为了评价土工格栅加固浅层软土地基的效果, 对公路软土地基稳定性进行现场监测, 通过试验确定土和格栅的计算参数;运用有限元理论, 研究浅层软土地基在分级加载情况下的稳定性, 并分析格栅加筋效果的影响因素。结果表明:理论计算的侧向位移值和竖向位移值与现场观测结果基本吻合;铺设格栅能有效地控制软土地基的侧向位移, 而对减少路堤的竖向位移效果不明显;随着路堤填土的增加, 土工格栅的拉力逐渐增加, 并且格栅拉力的峰值有逐渐向路基中线方向移动的趋势;加筋模量增大, 格栅对坡脚下各点侧向位移的约束作用增强, 对路堤底部沉降的变化没有影响;铺设多层格栅比铺设1层处理效果好, 但不显著;如果只铺设1层土工格栅, 那么在软土地基表面铺设对侧向位移约束的效果最好。

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公路路堤软土地基工后沉降的三参数预估模型

王伟, 孙斌祥, 卢廷浩

中国公路学报. 2008, 21(2): 12-17.

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引入沉降半衰期的概念, 结合初始沉降速率、最终沉降量, 建立了路基工后沉降-时间曲线模型的数学特征方程, 揭示了传统指数模型和双曲线模型的数学缺陷。基于能量耗散假定, 建立了工后沉降-时间关系的三参数模型, 并从数学上严格证明了指数模型是三参数模型的上界, 双曲线模型是三参数模型的下界, 它们均是三参数模型的简化形式。研究结果表明:三参数模型性质与理想工后沉降曲线一致, 其克服了2种传统模型的不足。工程实测进一步证明了三参数模型的正确性。

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基于强度折减弹塑性有限元方法的路堤稳定性分析

年廷凯, 栾茂田, 杨庆, 蒋景彩

中国公路学报. 2008, 21(2): 18-22.

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以大型通用有限元分析软件ABAQUS作为平台, 通过二次开发建立了能够自动搜索安全系数与相应失稳机理的边坡稳定弹塑性有限元分析模型。以数值计算迭代不收敛作为失稳判据, 对路堤边坡的稳定性进行了变动参数计算与对比分析;进而针对车辆荷载作用下的路堤边坡及多级路堤边坡的稳定性进行了数值分析。结果表明:车辆荷载作用下的路堤边坡稳定性明显降低, 但其破坏模式仍为典型的对称式滑移破坏;有限元数值计算迭代不收敛判据适用于车辆荷载下的路堤及多级路堤的稳定性分析。

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季冻区公路路基低液限黏土法向冻胀力试验

姜龙, 王连俊, 张喜发, 匡星

中国公路学报. 2008, 21(2): 23-27.

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首先, 通过零位移平衡法的法向冻胀力试验, 应用数理统计方法, 分析了低液限黏土在冻结过程中产生的法向冻胀力与土体的温度、含水量、干密度、冻胀率等因素的关系, 建立了法向冻胀力与冻胀率的线性回归方程, 提出可以使用冻胀率对低液限黏土的法向冻胀力进行分级, 并给出了适合路基填料的低液限黏土法向冻胀力分级标准;然后, 通过加荷固结稳定后的冻胀试验, 分析了上覆荷载对冻胀的影响;最后, 将低液限黏土的法向冻胀力的分级标准与现有规范对比, 得出各冻胀性类别的法向冻胀力界限值基本相同。结果表明:冻胀与法向冻胀力的产生是相铺相成的, 施加微小的荷载, 冻胀率就显著下降, 同时, 若允许有微小的变形时, 法向冻胀力也就立刻松弛下来;然而无论预施荷载还是控制零位移时施加荷载并不影响冻胀现象发生。

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耐久性沥青路面混凝土基层荷载应力的数值计算

郑木莲, 王松根, 陈拴发, 马庆雷, 王秉纲

中国公路学报. 2008, 21(2): 28-33.

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为给混凝土基层耐久性沥青路面结构设计提供依据, 利用均匀设计表安排对混凝土基层底面荷载应力有显著性影响的因素组合, 采用三维有限元方法计算混凝土基层底面在标准轴载, 以及单轴-单轮、单轴-双轮和双轴-双轮等不同轴载作用下的荷载应力, 对计算结果进行回归分析, 并分析了轴轮型对基层荷载应力的影响。结果表明:不同轴-轮载作用下, 混凝土基层底面的荷载应力与面层厚度、基层厚度、基层模量、地基模量等因素之间存在良好相关关系;此外, 双轴-双轮组荷载在基层底面产生的荷载应力小于单轴-单轮组和单轴-双轮组, 因此通过增加轴数和轮胎数目可以有效缓解重载、超载车辆对路面的破坏作用。

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基于动态蠕变性能的沥青延迟时间谱研究

詹小丽, 张肖宁, 王端宜, 卢亮

中国公路学报. 2008, 21(2): 34-38.

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为了更好地描述沥青的动态黏弹性能, 通过动态剪切流变仪测定了沥青在不同频率下的动态蠕变性能, 采用广义Voigt模型来拟合沥青的动态柔量曲线, 根据多元非线性回归法计算出描述沥青蠕变性能的延迟时间谱, 并且通过延迟时间谱将沥青的动态柔量转换为静态蠕变柔量。结果表明:延迟时间谱能很好地表征沥青的动态蠕变性能, 根据延迟时间谱可以很好地转换沥青动静态黏弹函数, 从而可以在更宽的频率和温度范围内研究沥青的黏弹性能。

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基于相位编组法的路面裂缝自动识别

张娟, 沙爱民, 孙朝云, 高怀钢

中国公路学报. 2008, 21(2): 39-42.

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研究了基于数字图像处理技术的路面裂缝自动识别方法, 给出了基本的系统组成及工作原理。通过对路面裂缝图像的分析, 对比了各种图像增强算法的特点和适应性;结合路面裂缝图像的随机性和目标、背景变化复杂的特点, 指出传统方法中仅仅利用灰度变化的幅度作为局部边缘提取的主要度量是存在问题的。提出采用相位编组法进行裂缝提取, 并在现场采集大量的图像尝试进行实例验证。结果表明:相位编组法有利于检测出有弱对比度的裂缝, 并可以检测到细小裂缝。

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部分预应力CFRP筋混凝土梁疲劳性能研究

薛伟辰, 钱卫

中国公路学报. 2008, 21(2): 43-48.

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通过4根梁的300万次高周疲劳试验, 对疲劳荷载下部分预应力碳纤维增强塑料(CFRP)筋混凝土梁的受力过程、破坏模式及荷载-挠度特性等进行了研究。在综合考虑疲劳残余应变、疲劳弹性模量退化及疲劳强度退化等的基础上, 基于ANSYS二次开发实现了部分预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳全过程分析。结果表明:部分预应力CFRP筋混凝土梁具有良好的疲劳性能, 非预应力筋的应力幅对预应力CFRP筋混凝土梁的疲劳性能起控制作用, 且软件计算值与试验结果吻合良好。

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高桥墩-桩基结构体系屈曲的突变理论分析

赵明华, 蒋冲, 曹文贵

中国公路学报. 2008, 21(2): 49-53.

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在深入研究山区高桥墩-桩基结构体系屈曲机理的基础上, 结合其工程特点, 首先建立符合其工程特性的力学计算模型, 引进突变理论与能量法原理, 通过确定山区高桥墩-桩基结构体系的势函数和分叉集方程, 建立山区高桥墩-桩基结构体系稳定性分析的尖点突变模型;然后通过分析山区高桥墩-桩基结构体系失稳条件, 导出了高桥墩-桩基结构体系极限破坏荷载及其相应的墩顶水平位移计算公式;最后结合室内模型试验结果, 对理论计算结果进行了对比分析。结果表明:试验结果与理论计算结果吻合较好, 验证了该方法的合理性与可行性。

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风环境下大跨度斜拉桥上的车辆驾驶舒适性评价

韩万水, 陈艾荣

中国公路学报. 2008, 21(2): 54-60.

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建立了风环境下行驶于大跨度桥梁上的车辆驾驶舒适性评价体系。在综合考虑汽车-桥梁系统空间耦合关系的基础上, 提出了能够考虑桥梁的静风响应、抖振响应、汽车-桥梁耦合振动、系统的时变特性以及结构几何非线性和气动荷载非线性影响的风-汽车-桥梁系统空间耦合分析模型, 该模型可以预测风环境下桥梁上通行车辆的行驶安全性及驾驶舒适性;建立了车辆驾驶员位置处驾驶舒适性评价方法, 并采用ISO 2631-1—1997标准对不同路面粗糙度下行驶于杭州湾跨海大桥的车辆驾驶舒适性进行了评价。评价结果表明:路况越差, 车辆的驾驶舒适性越差, 且所计算工况下车辆的竖向和侧向驾驶舒适性均满足ISO 2631-1—1997标准。

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等效成二自由度体系的规则梁式桥概率地震需求分析

张海燕, 易伟建

中国公路学报. 2008, 21(2): 61-67.

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以二自由度体系上下子结构的质量比、刚度比, 下部子结构的屈服水平系数及自振周期等为计算参数编制程序, 分析了这些参数以及场地条件对二自由度体系的位移及延性需求的影响规律, 并回归得到了二自由度体系位移系数及延性需求的均值与标准差的计算公式, 进而提出了二自由度体系概率地震位移延性需求分析的简化方法。最后, 利用该方法对一全联采用板式橡胶支座联结的规则梁式桥进行了概率地震位移及延性需求分析, 并与增量动力分析方法的结果进行对比, 验证了该方法的有效性。

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大跨混凝土桥梁施工监控中的应力分析与测试

余钱华

中国公路学报. 2008, 21(2): 68-73.

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在大跨混凝土桥梁的施工监控中, 为了从记录到的总应变中剔除由收缩徐变引起的非应力应变, 采用AFM三角化方法对横截面中的每种材料进行三角形网格划分, 考虑截面中所有材料的内部相互约束, 求出横截面的初应变参数并据此求出单元的等效节点荷载, 引入结构的外部边界约束后求出混凝土的应力应变和非应力应变, 最后通过一个实例对该算法进行验证。结果表明:该算法在理论上是精确的, 虽然通过对混凝土收缩徐变非应力应变值的计算很难获得精确值, 但其精度足以满足工程需要。

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优化计算在拱桥液压同步提升转体施工控制中的应用

田仲初, 刘雪锋, 颜东煌, 丁毅

中国公路学报. 2008, 21(2): 74-78.

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根据一阶最优化计算理论, 构建了采用液压同步提升技术进行转体施工拱桥的优化有限元模型。指定各吊点提升索力大小为设计变量, 将结构物特定点的空间坐标设为目标函数, 液压同步提升技术的控制要求则设为约束条件, 通过对目标函数的优化处理, 求解各竖转角度下的结构受力, 并通过算例和现场试验予以验证。结果表明:该方法能有效节省计算工作量, 在采用转体技术施工的桥梁施工控制中有着广泛的工程应用前景。

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随机型用户均衡网络的敏感度分析

程琳, 于春青, 邱松林

中国公路学报. 2008, 21(2): 79-83.

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在分析随机型用户均衡模型及其优化条件的基础上, 充分运用目标函数的一阶、二阶微分信息, 从非线性规划理论出发推导出随机型用户均衡模型的敏感度方程。具体推导了均衡状态下路段时间、流量对交通需求、自由旅行时间和路段容量3个输入变量的敏感度方程, 并用交通网络要素的选择概率来描述;最后在小型交通网络上, 进行了敏感度分析的数值试验。结果表明:敏感度计算可以植入交通网络模型的求解过程, 无需增加额外计算工作量, 计算方法容易被交通工程师所接受, 为研究交通网络的鲁棒性、确定网络的关键要素等提供了有效的解析方法。

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基于模糊算法的停车诱导与交通流控制协同优化模型

梅振宇, 项贻强, 陈峻, 王炜

中国公路学报. 2008, 21(2): 84-88.

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在停车诱导和交通流控制双重目标函数约束下, 建立了停车诱导与交通流控制协同优化模型。首先, 以备选停车场泊位饱和度和路段交通流饱和度等作为约束条件, 建立分层搜索模型, 确定停车场初始解集。然后, 采用模糊优选方法进行初始备选方案的排序研究, 通过隶属函数对各备选停车场方案的原始数据进行标准化处理, 并通过备选方案与基准方案的贴近度数值求得最优解。最后, 以安徽省铜陵市中心城区某停车小区作为计算实例, 证明了停车诱导与交通流控制协同优化模型能够成功地应用实施。

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基于SVM和Kalman滤波的公交车到站时间预测模型

于滨, 杨忠振, 曾庆成

中国公路学报. 2008, 21(2): 89-92.

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提出一种基于支持向量机(SVM)和Kalman滤波的公交车辆到站时间预测模型。在该模型中, SVM基于历史数据, 按照时间段、天气和路段3个输入特性, 预测各路段车辆运行时间的基线;然后通过Kalman滤波利用最新的车辆运行信息, 结合SVM输出的基线时间来动态预测车辆到达各时间点的实际时间;最后, 应用大连市经济技术开发区7路公交线的数据对该模型进行了校验。实例验证结果表明:该模型具有较高的预测精度。

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公交换乘优惠的双层规划模型

王镜, 邵春福, 毛科俊

中国公路学报. 2008, 21(2): 93-97.

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对城市公交线网换乘优惠幅度的确定问题进行了研究。考虑了换乘优惠政策的实施对乘客采用公交出行的需求量和乘客对公交线网路径选择行为改变的影响, 将该问题抽象成一个双层非线性规划模型, 上层模型实现网络经济效益最大化, 下层模型为基于弹性需求的随机用户平衡模型。最后通过一个算例来建立公交换乘优惠的双层模型, 并采用基于惩罚函数的直接搜索法对模型进行求解。结果表明:该双层模型能够在实现公交网络效益最大化时确定合理的换乘优惠幅度。

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基于关联分析的路面病害成因确定方法

张绍阳, 马玉兰, 王选仓

中国公路学报. 2008, 21(2): 98-103.

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为了克服目前以经验法为主的路面病害成因确定方法存在的不足, 提出基于关联分析的路面病害成因分析方法(PDGAA), 该方法基于路面病害、建设信息、运营信息等建立的数据仓库, 利用数据挖掘中的关联分析技术, 发现病害和影响因子之间的关联规则, 并基于关联规则的支持度、置信度等指标判断病害的可能原因。建立了PDGAA的数学模型, 对关联分析流程、数据准备、数据预处理方法等进行了研究, 并将该方法在工程实际中进行了应用。结果表明:该方法能够在大量数据集中客观地发现路面病害成因。

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交通运输体系建设中资本与国家控制力的关系

任虹

中国公路学报. 2008, 21(2): 104-110.

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为回答政府如何以国家资本为后盾在市场经济条件下行使国家控制力的问题, 从交通运输体系的结构分析入手, 提出了资本作为结构要素在交通运输体系中具有核心地位, 建立了交通运输体系资本、控制力、市场与传统系统分析要素的结构关系, 分析了国家控制力产生和作用的资本根源以及运输市场对于国家控制力的反馈, 揭示了资本、控制力与市场的内在关系。结果表明:在社会主义市场经济条件下, 国家控制力在交通运输体系发展中发挥了十分重要的作用。

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汽车底部外形对气动特性的影响

王靖宇, 赖晨光, 胡兴军

中国公路学报. 2008, 21(2): 111-115.

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以降低车身阻力和提高汽车的行驶稳定性为目的, 对车身底部的流动特性进行数值模拟, 以使通过车身底部的流动最佳化。以某轿车的1∶5模型为研究对象, 对汽车底部外形进行各种改型设计, 研究汽车底部凸凹外形对汽车空气动力特性的影响, 并对产生这些影响的原因进行了分析。模拟计算结果表明:汽车底部外形越复杂, 气动阻力系数和气动升力系数越大;对气动阻力系数影响最大的是车轮, 对气动升力影响最大的是轮腔。计算和分析的结论可为汽车底部外形设计和改型提供参考, 也为获得复杂车身底部流动最佳化外形打下了基础。

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基于权值D-S证据理论的车辆导航地图匹配

胡林, 谷正气, 杨易, 黄晶

中国公路学报. 2008, 21(2): 116-120.

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对传统D-S证据理论进行了改进, 解决了证据的可信度问题。该改进算法首先根据证据的局部决策算出局部决策值, 构造整个系统的支持矩阵, 并求出支持矩阵的特征向量, 以此作为各个证据的可信度;然后把可信度作为各个证据的权值, 以此修正D-S证据的融合算法, 使新的组合理论规则能够有效地处理证据中的冲突信息;最后结合当前城市道路网日益复杂的实际特点, 把基于权值的D-S证据理论应用于车辆导航的地图匹配中, 建立车辆位置信息和方向信息判断规则。实车试验结果表明:应用该算法可以较好地解决城市复杂路网地图匹配问题。

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曲线路面摊铺中找平系统采样长度的合理选择

宋永刚, 孙雷

中国公路学报. 2008, 21(2): 121-126.

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通过建立不同找平系统的传感器在横向弯道和纵向上、下坡道上的探测模型, 得到具有一定扫描长度的找平系统对一段给定路基的扫描将改变其浮动平均高程的定性趋势, 以及相应情况下采样长度与浮动均值之间的数值定量关系, 证明了曲线路面的曲率半径越小且采样长度越大时, 找平系统所获得的浮动均值偏离基准点高程的程度越大。研究结果表明:在实际使用中, 应根据曲线路面曲率半径的大小、路面横向弯道的超高率容许误差和路面厚度容许误差范围合理选择找平系统的采样长度。

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2008年, 第21卷, 第2期　刊出日期：2008-03-01

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