中国公路学报

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康海贵, 李炜

中国公路学报. 2008, 21(3): 1-5.

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以简单土坡的圆弧面滑动为研究对象, 将滑动土体分为主动区域和被动区域, 视被动土体作用为增加抗滑力矩, 采用积分方法推导抗滑力矩及滑动力矩的解析表达式, 进而得到安全系数解析式;依托该解析式建立了可靠性分析的功能函数数学模型, 并采用Monte Carlo法求解失效概率和可靠指标。借助纯黏性土、均质边坡的确定性模型, 将黏聚力与重度、坡高的比值作为随机变量, 分析了其概率分布类型及变异特征对失效概率的影响规律, 以及安全系数和失效概率的相互关系。结果表明:该安全系数解析式是精确的;参数变异性的影响不容忽视, 当参数变异性较大时, 传统的安全系数法不能给出切合实际的评判, 而可靠指标法则更合理;对于不同的参数变异性情况, 安全系数与失效概率(或可靠指标)关系曲线中呈现明显的交叉点, 且其位置与参数分布类型有关。

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膨胀土开挖边坡坡体变形特征的跟踪观测

刘龙武, 郑健龙, 缪伟

中国公路学报. 2008, 21(3): 6-12.

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通过在某膨胀土开挖边坡坡顶设置的观测系统, 对坡体内部的侧向位移和坡表标点的相对高程、相对变形进行了近1年的跟踪观测, 完整地观察到了在年度季节性干湿循环作用下, 边坡变形发展的3个阶段, 分析了气候干湿循环作用对膨胀土开挖边坡变形特性的影响, 观测到了2个优势变形部位, 深度分别在3 m和6 m附近, 由此推测出2个潜在滑动面分别位于灰白色膨胀土层和强弱风化界面, 且该地区膨胀土开挖边坡的滑塌主要是顺层、顺坡滑动, 这与滑坡地质调查的结果是一致的。最后, 将湖相泥岩残积型膨胀土开挖边坡的滑坡破坏推测为受二元结构活动带控制的双层滑动模型, 并归纳出该类滑坡具有浅层、渐进、双层滑动和逐次发展的特点。

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桩周土重固结在挤土桩上产生的负摩擦力及其时效性

曾胜, 聂如松, 赵健, 甘先永

中国公路学报. 2008, 21(3): 13-18.

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基于比奥固结理论和ADINA有限元程序, 分析了打桩完成后土中超孔隙水压力的消散和桩周土随时间固结沉降情况;然后结合荷载传递函数法, 编制计算程序, 对某一具体工程桩周土体重固结引起的在挤土桩上产生的负摩擦力及其时效性进行了研究。结果表明:沉桩引起的超孔隙水压力在3个月内基本上完全消散, 桩周土重固结沉降在挤土桩上产生负摩擦力;在沉桩完成100 d后负摩擦力占桩基设计值的23.8%;所得结论为该工程桩基间歇期的确定提供了参考。

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深厚软土中水泥土长短桩复合地基承载特性试验

杨庆光, 刘杰, 张可能, 何杰

中国公路学报. 2008, 21(3): 19-23.

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通过水泥土长短桩复合地基承载特性试验, 实测长桩、短桩和桩间土顶面应力, 探讨了采用水泥土长短桩方法对深厚软土进行处理时, 复合地基桩土应力比及其变化规律。研究表明:水泥土长短桩复合地基荷载试验曲线同单一桩型复合地基一样均为缓变型;长桩和短桩桩土应力比均表现为先增大, 后减小, 再趋于稳定的趋势, 并在临界荷载前后, 复合地基主次桩顺序发生变化。根据试验结果, 得到了考虑荷载水平的水泥土长短桩复合地基承载力计算公式, 且计算结果同实测结果十分接近。

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水泥土半刚性板层加固软土路基试验

李清, 王汉军, 乔传印

中国公路学报. 2008, 21(3): 24-29.

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针对新疆广泛存在的盐渍化软弱土, 采用水泥土形成一定厚度的半刚性板体结构加固软土路基, 从而降低路堤高度, 减少建设成本。借助室内试验和现场试验路段试验, 测试了水泥土半刚性板的沉降、变形等室内外工程特性。结果表明:掺入水泥能明显提高低液限粉土的强度及回弹模量;半刚性板层增强了软土路基的整体刚度, 减小了浅层软土路基的整体沉降及不均匀沉降;水泥土半刚性板充分调动了下卧软土层的承载力, 能够满足公路荷载使用要求, 较好地解决了软土地区的路基加固问题。

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土石混合料结构强度的微观分析

周志军, 朱宏祥, 张熠

中国公路学报. 2008, 21(3): 30-34.

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根据颗粒随筛孔直径的质量分布函数, 求出土石混合料粗颗粒部分颗粒总数, 进而确定出土石混合料粗颗粒部分等效半径。基于散粒体平均应力与颗粒微观接触力之间的关系, 引入颗粒形状修正系数, 得到土石混合料的三维应力-应变关系。结果表明:影响土石混合料结构强度的主要因素有孔隙比、等效粒径、形状修正系数及刚度比例系数等参数, 其中形状修正系数越大, 等效半径及孔隙比越小, 土石混合料的力学性能越好, 反之越差。

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沥青混合料动态模量试验及模型预估

马翔, 倪富健, 陈荣生

中国公路学报. 2008, 21(3): 35-39.

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为了研究沥青混合料的动态特性, 应用简单性能试验机(SPT)测试不同类型沥青混合料的动态模量与相位角。分析围压、频率、温度对沥青混合料动态特性的影响, 依据时-温等效原理, 通过非线性最小二乘法拟合得到沥青混合料动态模量的主曲线, 并采用修正的Witczak模型预估沥青混合料的动态模量。结果表明:频率与温度对沥青混合料动态特性的影响规律相同, 而围压对动态特性的影响依赖于荷载作用频率和试验温度;动态模量主曲线连续而光滑, 相位角主曲线并不连续;采用修正的Witczak模型可以很好地预测沥青混合料动态模量值。

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体外CFRP预应力筋混凝土梁的受力性能

方志, 李红芳, 彭波

中国公路学报. 2008, 21(3): 40-47.

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对体外碳纤维增强复合材料(CFRP)预应力筋混凝土梁的抗弯性能进行了试验研究, 根据试验结果对其受力过程、承载力、延性性能和破坏模式等进行了描述, 同时编制了体外预应力混凝土梁的非线性全过程分析程序, 对体外CFRP预应力筋混凝土梁进行了参数分析, 进而推导了体外预应力混凝土梁的简化计算公式。结果表明:理论计算值与试验值吻合较好;张拉预应力筋时是否持荷以及持荷大小对梁的抗弯性能影响可以忽略;体外CFRP预应力筋可以大幅度提高钢筋混凝土梁的承载力, 减小梁体变形和开裂程度;梁体内非预应力钢筋可以明显改善体外CFRP预应力筋混凝土梁的裂缝分布和延性;体外CFRP预应力筋混凝土梁的延性指标可达到2.5左右。

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斜拉桥结构可靠度分析的混沌混合算法

张清华, 卜一之, 李乔

中国公路学报. 2008, 21(3): 48-52.

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根据可靠度指标的几何意义, 联合应用混沌算法和BFGS算法, 提出了基于混沌混合算法的可靠度分析方法。该方法将可靠度求解问题转化为最优化问题, 利用混沌混合算法的全局收敛性实现可靠度问题的求解。利用数值算例和实际斜拉桥结构的可靠度分析对该方法的有效性进行了验证。在此基础上, 对苏通长江大桥钢箱梁的可靠度进行了研究, 探讨了随机变量的不定性和钢箱梁的不同组成部分对可靠度的影响。结果表明:所提出的方法为结构可靠度分析和钢箱梁的优化设计提供了新的思路和方法, 能够有效弥补传统可靠度分析方法的不足, 具有更高的精度。

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考虑空间效应的钢-混凝土组合梁单元研究

尧云涛, 肖汝诚

中国公路学报. 2008, 21(3): 53-56.

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为了计算钢-混凝土组合梁空间受力时的剪力滞效应和扭转翘曲变形, 以最小势能原理为基础, 根据Vlasov薄壁梁理论并考虑组合梁混凝土翼板宽厚的特点, 提出了一种用于组合梁空间分析的梁段单元, 并推导了单元刚度矩阵、等效节点荷载列阵, 该单元具有2个节点共16个自由度, 能考虑拉压、弯曲、扭转、翘曲和剪力滞效应。计算结果表明:相对于普通的有限元分析方法, 运用该单元进行结构分析具有计算精度高、计算量小的优点。

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大悬臂钢-混凝土组合脊骨梁的剪力滞效应

张阳, 邵旭东, 王皓磊, 昌颖

中国公路学报. 2008, 21(3): 57-63.

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通过模型试验, 首先研究了带波形钢腹板大悬臂挑梁的钢-混凝土组合脊骨梁正、负弯矩截面在集中荷载和均布荷载作用下的剪力滞效应, 探讨了混凝土板和钢底板上弯曲正应力的横向分布规律;然后基于能量变分原理和换算模量法, 提出了多弹性模量、多最大剪切转角差函数和考虑横向预应力影响的组合脊骨梁剪力滞效应的理论计算方法;最后分析了悬臂长度对组合截面剪力滞效应的影响。试验、理论和有限元分析结果的比较表明:组合脊骨梁的正、负弯矩截面均存在明显的剪力滞现象, 所提出的理论计算方法能够满足工程设计的精度要求。

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黏贴钢板加固持荷钢筋混凝土T型梁模型试验

任伟, 贺拴海, 赵小星, 栾好发

中国公路学报. 2008, 21(3): 64-68.

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为了研究锚固间距、持荷对黏贴钢板加固钢筋混凝土梁加固效果的影响, 以8片钢筋混凝土T型梁实桥缩尺模型试验为基础, 对不同锚固间距及有无初应力作用下, 黏贴钢板加固钢筋混凝土T型梁的力学性能进行了系统的试验研究。试验结果表明:加固后梁的裂缝间距减小, 数量增加, 宽度减小;增加钢板用量和减小锚固间距均能有效提高开裂荷载和极限荷载, 降低梁的挠度, 但是构件的破坏形态将发生改变;初始荷载对梁后期挠度的发展影响不大, 但使钢板应变滞后, 梁的延性提高;锚固间距对梁的延性也有较大影响。

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厦门海底隧道防排水系统研究与工程应用

张成平, 张顶立, 王梦恕, 郭小红

中国公路学报. 2008, 21(3): 69-75.

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为了对中国海底隧道防排水系统设计提供理论依据, 针对厦门海底隧道防排水系统设计问题进行了研究。通过对隧道涌水量进行计算, 对堵水注浆圈作用进行分析并结合工程类比后, 分析确定了厦门海底隧道的防排水设计原则及方案, 即在主隧道不良地质地段和整个服务隧道采用全封堵方案, 水压按全水头计算;在主隧道完整围岩地段采用限量排放方案, 水压可进行一定折减。用堵水注浆圈、自防水衬砌结构、分区防水系统和隧道排水系统共同构成厦门海底隧道的防排水系统。现场工程实践表明:该防排水系统达到了预期效果, 可供类似隧道工程参考。

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考虑管片环间接头效应的盾构隧道抗浮计算与控制分析

叶飞, 朱合华, 丁文其

中国公路学报. 2008, 21(3): 76-80.

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为分析盾构隧道施工过程中的上浮问题, 分别定义管片环间接头及上覆土产生抗浮作用为接头抗浮效应和上覆土抗浮效应。在考虑纵向螺栓预紧力和顶进千斤顶残余力产生的端面摩擦力, 以及上覆土重力的前提下, 分析了盾构隧道的抗浮计算式, 并通过一具体实例对盾构隧道抗浮进行了计算。分析结果表明:该计算式将注浆压力、纵向螺栓的许用剪应力, 以及上覆土的厚度联系起来, 在上覆土厚度一定的条件下, 能够计算出防止连接螺栓剪切破坏的最大注浆压力, 在注浆压力一定的条件下, 能够求出满足抗浮要求的最小上覆土厚度。

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隧道收敛变形监测及围岩特性参数反演

徐建国, 王复明, 蔡迎春

中国公路学报. 2008, 21(3): 81-85.

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通过岭南高速公路分水岭隧道的现场收敛变形监控, 对量测数据进行了曲线拟合和回归分析, 据此研究了隧道围岩的稳定性, 实时确定了合理的二次衬砌施工最佳时间。结合现场收敛观测数据, 利用系统识别灵敏度分析理论开展了隧道围岩特性参数反演分析, 确定了不同围岩类型的材料特性参数。研究结果表明:隧道开挖后围岩稳定性较好, 未出现超出规范规定的异常变形;经反演分析可知, 围岩材料特性参数均在规定范围之内, 符合规范要求。

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基于Vague集的公交出行路径选择方法

谭满春, 李丹丹

中国公路学报. 2008, 21(3): 86-90.

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介绍了Vague集的基本概念、记分函数和Vague集多准则评价模糊决策问题, 并将Vague集决策理论应用于公交路径选择问题中。分析了影响路径选择的基本因素, 给出了包括时间、总费用和舒适度等的公交路径选择指标体系, 考虑了每个指标的正、负2个方面的影响因素, 提出了各路径的Vague集表示方法, 为公交出行路径选择的研究提供了新的思路。最后通过一个实例说明了该方法的有效性, 同时对其中的参数进行了灵敏度分析。

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短时交通流的非线性动力学特性

蒋海峰, 王鼎媛, 张仲义

中国公路学报. 2008, 21(3): 91-96.

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基于Bierley跟驰模型理论, 建立了由5辆机动车组成的动态交通流仿真模型。利用Matlab软件产生了5辆机动车的交通流时间序列, 分析了相邻前后车辆的车头间距、速度差等变化过程, 对仿真结果与实际交通流特点做了理论分析。讨论了模型参数对交通流动力学特性的影响, 并从理论上证明了短时交通流具有混沌特性。结果表明:后车驾驶员对前后车相对速度和前后车车头间距越敏感就越容易出现混沌现象。

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基于有限状态自动机的车道变换模型

张发, 宣慧玉, 赵巧霞

中国公路学报. 2008, 21(3): 97-100.

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为了解决车道变换模型中采用Gipps换道框架计算效率不高的问题, 提出了一种车辆行驶的有限状态自动机框架, 该框架能够容纳选择性换道和强制性换道, 使驾驶员从当前状态出发进行局部决策。同时提出了基于临界距离的强制性换道需求产生条件和基于前方交通状态的选择性换道需求产生条件, 推导了基于前后临界空当的换道安全条件, 开发了交通仿真软件, 并在二车道道路上对模型进行了验证。结果表明:该模型能够再现真实的交通流宏观特性和换道行为微观特性。

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城市交通网络非稳定随机均衡分析

何胜学, 范炳全

中国公路学报. 2008, 21(3): 101-105.

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阐明了城市交通网络流量均衡的不稳定特征, 并提出了非稳定随机均衡分析的概念。通过构建基于路网使用者选择行为判断的超级网络, 揭示了基于一般简化网络利用随机用户均衡对非稳定均衡网络状态进行研究的不合理性, 并通过增加相对独立的虚拟节点与路段修正了超级网络。基于修正的超级网络对路径选择概率进行分析, 构建了基于路段流量加载的不动点流量分配模型。针对该不动点模型给出了相继平均法内嵌基于Monte Carlo模拟的随机加载过程的交通流分配算法, 并用算例验证了该算法的有效性。通过比较非稳定均衡与弹性需求下的交通网络用户均衡, 说明了非稳定均衡概念在交通网络规划中应用的重要意义。

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公路建设特许经营与非国有资本利用研究

周国光, 俸芳

中国公路学报. 2008, 21(3): 106-111.

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为了有效解决中国公路建设中的资金短缺以及利用银行贷款所引发的金融风险问题, 从建立特许经营制度、进一步利用非国有资本角度入手, 进行了政府还贷公路与经营性公路的经济比较, 提出了需要通过必要的政策创新来加大利用非国有资本建设公路基础设施力度的思路。研究结果表明:只有进一步解放思想, 转变观念, 规范经营性收费行为, 建立与完善公路建设特许经营制度, 才能有利于推动公路建设事业的快速发展。

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经营性公路行业基准收益率的测算

周晓航, 褚春超, 周健

中国公路学报. 2008, 21(3): 112-115.

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通过对收费公路属性和行业特点的分析, 探讨了经营性公路行业基准收益率的内涵及其影响因素, 提出了用资本资产定价模型(CAPM)和加权平均资金成本(WACC)法确定行业基准收益率的方法和具体步骤。在借助对13个上市公路公司数据实测分析的基础上, 确定经营性公路行业风险度系数为0.75, 权益投资和全投资基准收益率分别为6.94%和5.75%。最后, 通过将结果与相关行业进行对比分析验证了该测算方法的合理性, 研究成果可以为指导经营性公路行业投资和管理决策提供参考依据。

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柴油ISG并联混合动力系统关键参数设计

田硕, 李建秋

中国公路学报. 2008, 21(3): 116-120.

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给出了柴油机启动发电机一体化(ISG)电机启动扭矩和最大功率这2个关键性能参数的设计方法。以曲轴系统运动学分析和倒拖试验相结合来设计启动扭矩;以驾驶循环统计分析来设计最大功率。最后以Ford Explorer SUV车型为例给出了设计参数, 并使用动力系统分析工具包PSAT软件进行了仿真计算。仿真结果表明:在保持车辆原有动力性的情况下, 安装了ISG混合动力系统的车辆油耗在城市循环时下降了35%, 在高速循环时下降了27%。

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发动机曲轴动力吸振器橡胶应变分析

于学华

中国公路学报. 2008, 21(3): 121-126.

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为了研究预估曲轴扭转振动产生应变的方法, 讨论曲轴扭转振动和应变之间的关系, 使用装有黏滞橡胶减振器的V型8缸非增压柴油发动机, 进行了动力吸振器的橡胶应变和曲轴扭转振动的测量, 从试验和计算2个方面进行了动力吸振器橡胶应变和曲轴扭转振动的分析, 分别用黏性阻尼系数和磁滞阻尼系数进行了吸振器的橡胶应变和曲轴扭转振动计算。结果表明:用磁滞阻尼系数计算的动力吸振器橡胶应变比用黏性阻尼系数计算的橡胶应变更接近试验值。

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2008年, 第21卷, 第3期　刊出日期：2008-05-01

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