中国公路学报

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张永兴, 饶枭宇, 唐树名, 许明, 罗斌

中国公路学报. 2008, 21(6): 1-6.

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通过锚固在硬岩和软岩中的岩锚抗拔试验以及注浆体与岩石胶结面的直剪试验, 分别得到了注浆体与锚孔孔壁、注浆体与岩石胶结面的黏结强度参数。试验结果表明:在岩石的整体性和均质性较好的情况下, 注浆体与岩石之间的黏结强度主要取决于黏结面的粗糙程度;硬岩强度高, 抵抗钻头横向冲击的能力强, 成型后的锚孔孔壁较为光滑;软岩强度低, 抵抗钻头横向冲击的能力弱, 成型后的锚孔孔壁较为粗糙, 这增强了软岩岩锚的锚固段在注浆体与岩石黏结面上的承载能力, 降低了该界面发生脱黏破坏的几率。鉴于锚孔孔壁粗糙度对岩锚承载强度影响较大, 建议在以后的锚固工程设计以及预应力锚固规范的修订时对上述现象进行合理的考虑。

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基于失稳机制的岩质路基边坡加固方案优化

徐则民

中国公路学报. 2008, 21(6): 7-13.

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以边坡失稳的普遍机制为基础, 对边坡岩体的应力环境变迁、表生环境下边坡岩体的演化过程及岩质边坡加固方案优化问题进行了初步探讨。结果表明:坡面卸载诱发的应力场变化决定了边坡失稳的必然性, 降水起源的地下水是驱动边坡岩体发生渐进性演变的核心因素;应力场恢复和防水是边坡加固方案优选的首要目标;预应力地锚群应成为岩质边坡加固的首选方案;在坡面设置坚固的防水屏障不仅可以遏制岩体表生演化, 而且对防止地锚腱体松弛及防腐也是重要的。

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基于虚拟试验的边坡失稳概率分析方法

苏永华, 赵明华, 李志勇, 卓小君

中国公路学报. 2008, 21(6): 14-19.

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针对边坡稳定性分析中, 极限平衡条分法得出的边坡稳定性系数表达式是一个高度非线性方程而导致可靠度计算无法进行的问题, 按照复杂结构稳定可靠度求解思路, 建立了以条分模式稳定性系数计算作为虚拟试验, 以二次多项式为验算点逼近过渡函数, 依据基本随机变量分析边坡稳定失效概率的方法。以陈祖煜-摩根斯坦边坡条分模式为例, 阐明了在新方法中可靠度指标计算的步骤和精度控制及递归修正的实现过程。采用该方法计算了某公路边坡的失稳概率, 并与精确解进行了比较。结果表明:该方法计算结果与精确解的相对误差为4.66%, 绝对误差为0.535%, 适用于边坡工程的失稳概率分析。

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地震作用下土钉支护边坡稳定性分析

董建华, 朱彦鹏

中国公路学报. 2008, 21(6): 20-25.

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在考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下, 根据土体边坡滑移面的破坏模式、塑性极限理论以及拟静力法, 建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型, 推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系以及滑移面上耗散内能的计算表达式, 并且采用遗传算法, 实现了地震作用下土钉支护边坡的稳定性验算。结果表明:这种计算方法避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点, 可以考虑孔隙水压对稳定性的影响, 对土质较均匀的黄土地区是适用的。

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可溶盐离子对高含盐水泥土强度影响的机理分析

邢皓枫, 徐超, 叶观宝, 杨晓明

中国公路学报. 2008, 21(6): 26-30.

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通过室内不同龄期水泥土无侧限抗压强度试验, 探讨了高含盐水泥土中Mg²⁺、Cl^-、SO^2-₄离子含量变化对水泥土强度的影响, 并借助X射线衍射技术和电子扫描显微镜来研究可溶盐离子引起水泥土强度增长的过程和机理。研究结果表明:Mg²⁺、Cl^-、SO^2-₄离子对水泥土强度有不同的负面影响, 且离子含量越高负面影响越大;Mg²⁺、Cl^-、SO^2-₄离子不仅改变水泥土微观结构, 而且抑制C-S-H和C-A-H的生成, 从而导致水泥土强度降低。

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双车道二级公路纵坡段车辆运行速度预测模型

许金良, 叶亚丽, 苏英平, 杨宏志

中国公路学报. 2008, 21(6): 31-36.

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在分析双车道二级公路不同坡度、坡长纵坡的大量运行速度实测数据的基础上, 得出车辆运行规律。通过研究纵断面要素(坡度、坡长)与车辆运行速度的关系, 确定自变量参数后, 利用SPSS软件进行回归分析, 分别建立了小车上坡、大车上坡在坡中和坡顶以及小车下坡、大车下坡在坡中和坡底的运行速度预测模型, 并对模型进行了检验。结果表明:车辆运行速度随坡度增加而减小, 其变化的幅度受坡长影响;预测模型分别通过了回归等式的显著性检验、回归参数的显著性检验和回归等式应用准确度的检验, 所有模型的相对预测误差平均值均小于5％, 建立的回归模型精度满足要求。

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基于导波技术的高速公路护栏立柱埋深检测

何存富, 王学浦, 王秀彦, 孙雅欣, 吴斌

中国公路学报. 2008, 21(6): 37-42.

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为了研究导波在半埋地护栏立柱结构中的传播特性, 并从中选择适合检测立柱长度的导波模态和频率, 在弹性动力学理论基础上, 分别对立柱未埋地部分和埋地部分的导波群速度、衰减和频散进行计算分析。结果表明:80～130 kHz的纵向模态L(0, 2)在未埋地部分和埋地部分中的群速度相同, 衰减程度最小, 传播距离可以满足检测要求, 可以用来对半埋地立柱埋深进行检测;试验验证结果和理论分析相吻合, 所获得的端面回波信号清晰, 有较高的信噪比, 测量的最大相对误差小于0.8％, 可以满足工程实际要求。

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联合模态柔度和静力位移的桥梁有限元模型修正方法

宗周红, 夏樟华

中国公路学报. 2008, 21(6): 43-49.

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利用商用软件ANSYS提供的零阶和一阶优化算法, 通过1个仿真简支梁有限元模型修正算例, 比较了不同目标函数的有限元模型修正效果, 提出了一种联合动力模态柔度和静力位移的有限元模型修正方法, 并将这种方法运用于一座加固后的刚架拱桥的有限元模型修正, 建立起了该桥加固后的基准有限元模型。结果表明:利用修正后的刚架拱桥有限元模型计算的静、动力特性与实测结果吻合良好, 这种联合静、动力的有限元模型修正方法具有比较好的模型修正效果, 修正后的桥梁有限元模型可以服务于桥梁健康监测和安全评估。

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不同地震烈度下隔震连续梁桥模型振动台试验

韩强, 杜修力, 刘文光, 刘晶波

中国公路学报. 2008, 21(6): 50-56.

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为了研究在不同地震烈度下不同类型场地的隔震连续梁桥结构的振动特性和隔震效果, 根据一座在建的两跨隔震梁桥, 按1/10的比例设计了一座两跨隔震梁桥模型及试验用方形铅芯橡胶支座, 并对其力学性能进行试验;在此基础上对梁桥结构模型进行了地震模拟振动台试验。结果表明:地震动的幅度和频谱成分、场地类别、地震烈度、断层等因素对隔震桥梁体系的隔震效果有很大影响;输入不同地震波和不同加速度峰值, 小震时铅芯橡胶支座水平刚度较大, 结构较稳定, 大震时铅芯橡胶支座水平刚度较小, 支座恢复力-位移滞回曲线面积较大, 可以较多地耗散地震输入能量, 减小能量向桥梁上部结构的传递。

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中央扣对大跨悬索桥动力特性和汽车车列激励响应的影响

徐勋, 强士中, 贺拴海

中国公路学报. 2008, 21(6): 57-63.

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为了探讨大跨悬索桥在动力激励下中央扣的作用, 以四渡河悬索桥为研究背景, 建立了该大跨钢桁架加劲梁悬索桥的3种中央扣模式的空间动力计算模型, 对其动力特性和在移动汽车车列激励下的时程反应进行了空间非线性分析。研究结果表明:中央扣提高了结构的反对称抗扭刚度, 限制了结构的纵飘特性;在静车列作用下, 中央扣对全桥内力分布影响很小, 但是在移动车列激励下, 中央扣使得加劲梁的应力动响应显著增加, 且随车列速度增加而增大;中央扣对加劲梁纵桥向位移的限制作用在常规速度车列激励下表现不明显;中央扣的设置方式宜采用刚性中央扣或3对柔性中央扣。

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波纹钢腹板混凝土箱梁的扭转振动分析

任红伟, 刘保东, 陈海波

中国公路学报. 2008, 21(6): 64-68.

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在分析箱梁扭转振动的基础上, 根据波纹钢腹板混凝土箱梁的特点, 推导了波纹钢腹板混凝土箱梁扭转振动的理论计算方法, 并考虑了横隔板对扭转振动的影响。制作了波纹钢腹板混凝土箱梁模型, 对其进行了动力试验和详细的空间有限元分析, 并采用所推导的理论计算方法进行了计算。对理论分析结果、有限元数值计算结果以及动力试验结果的对比表明:推导的理论计算方法具有较高的精度;在波纹钢腹板混凝土箱梁跨内合理设置横隔板能够有效提高箱梁的抗扭刚度, 改善其动力性能。

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交替荷载作用下钢材本构模型的适用范围

高圣彬, 葛汉彬

中国公路学报. 2008, 21(6): 69-75.

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以箱形截面钢桥墩作为数值分析对象, 分别使用修正双曲面模型、等向强化模型和随动强化模型预测钢桥墩在正负交替荷载作用下的滞回性能;并通过计算与试验结果的对比, 探讨了这3种钢材本构模型的各自预测精度和适用范围。结果表明:修正双曲面模型能预测箱形薄壁截面和箱形厚壁截面钢桥墩的滞回性能;等向强化模型和随动强化模型仅适用于预测箱形稍薄截面钢桥墩的滞回性能, 对于箱形厚壁截面钢桥墩, 其预测结果则不够理想。

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斜拉桥地震响应分析中比例阻尼参考振型的选取

张宝胜, 布占宇, 徐爱敏

中国公路学报. 2008, 21(6): 76-82.

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为了研究比例阻尼参考振型选取对斜拉桥地震响应分析结果的影响, 应用考虑结构阻尼比分布影响的振型应变能比例阻尼理论, 选取不同Rayleigh阻尼比参考振型进行了比较分析。根据反应谱的概念提出了一种比例阻尼参考振型选取的重要度指标, 应用应变能比例阻尼理论得到振型阻尼比, 将其作为已知条件, 以杭州湾跨海大桥北航道桥设计方案(斜拉桥)为背景, 研究了比例阻尼参考振型选取的重要度指标及其适用性。结果表明:大跨度斜拉桥阻尼比组成复杂, 各阶振型的阻尼比差别较大, 分布很不均匀, 很难利用少数几个参考振型的阻尼比全面反映斜拉桥的阻尼比特性。

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公路隧道火灾消防救援安全研究

周勇狄, 夏永旭, 王永东

中国公路学报. 2008, 21(6): 83-89.

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将隧道温度场随时间的变化和人员的逃生速度引入到传统克拉尼公式中, 给出了一个基于温度变化的修正的隧道火灾人员逃生判别公式。采用数值模拟方法, 详细研究了典型隧道结构在不同隧道风速(v=1、2、3、4、5 m·s^-1)下不同火灾规模时隧道内的温度场, 以修改后的克拉尼公式为公路隧道火灾时的安全逃生判别条件, 给出了不同隧道风速、不同火灾规模时的消防救援的安全位置。结果表明:为了防止高温回流对消防救援的影响, 在消防救援时, 隧道内的环境风速应不小于5 m·s^-1。

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环形交叉口信号控制最佳周期计算方法

杨晓光, 赵靖, 汪涛

中国公路学报. 2008, 21(6): 90-95.

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针对信号控制环形交叉口这一特殊的控制对象, 运用理论解析结合计算机仿真检验的方法, 分别给出环形交叉口直行和左转的延误计算模型;并在此基础上提出了一种以交叉口车均延误最小为目标, 适合于在非饱和状态下采用多进口道放行协同环道控制环形交叉口的最佳周期值计算方法。最后通过模拟试验和实例分析对模型的适用性进行了检验。结果表明:该模型有较高的精度和可靠性, 为求解环形交叉口信号控制最佳周期提供了一种有效的新算法。

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交叉口信号控制自组织算法

蒋贤才, 程国柱, 裴玉龙

中国公路学报. 2008, 21(6): 96-101.

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为提高信号交叉口的控制效率, 运用模式识别基本理论, 对交叉口交通流运行状态的基本特征进行了提取, 构建了信号控制模式类型与模式空间;依据定时控制、感应控制和自适应控制延误模型, 运用统计模式识别方法建立了交叉口信号控制的模式分类方法;在此基础上, 应用自组织理论, 建立了信号控制方式之间的转换算法(自组织算法)与协商机制;最后结合哈尔滨市智能交通系统应用示范工程调查数据进行仿真。研究结果表明:交叉口信号控制自组织算法较单一信号控制方式在提高信号控制效益方面具有明显优势。

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弹性需求下多类型用户拥挤收费模型

姚红云, 张小宁, 孙立军

中国公路学报. 2008, 21(6): 102-108.

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基于时间价值不同的多类型用户特性, 提出了弹性需求下多类型用户的拥挤收费模型, 并以一个简化的路网实例比较了多类型用户收费模型与单一类型用户收费模型的区别。简化实例分析结果表明:当费率水平较低时, 单一类型用户收费模型高估了路网的流量、社会效益, 当费率水平较高时, 则低估了路网的流量和社会效益;同时单一类型用户收费模型的路网社会效益和利润区域对应的道路通行能力区间较宽, 费率水平区间窄, 而多类型用户收费模型的路网社会效益和利润区域对应的道路通行能力区间相对较窄, 费率水平区间较宽。

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二甲醚/柴油混合燃料在压燃式发动机上的应用

李跟宝, 周龙保

中国公路学报. 2008, 21(6): 109-113.

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为探索二甲醚/柴油混合燃料作为柴油机替代燃料的应用性能, 对D20二甲醚/柴油混合燃料的喷雾特性进行了试验研究;同时, 开展了直喷式柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料动力性能、经济性能及排放性能研究。结果表明:在同样的环境背压下, D20混合燃料的油束与柴油相比较, 贯穿度有所缩短, 喷雾锥角有所增大;柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时, 通过适当调整循环油量, 发动机的动力性可以超过原柴油机, 最低当量比油耗下降4.5%, 烟度指标下降70%以上, NO_x排放降低30%~50%;二甲醚/柴油混合燃料是一种能实现高比功率、低排放的石油替代燃料。

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轻度混合控制策略下混合动力电动汽车能量优化与仿真

邓元望, 龚金科, 王耀南

中国公路学报. 2008, 21(6): 114-120.

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为了优化轻度混合控制策略下的CFA6470混合动力电动汽车能量总成控制系统, 设计了能量总成控制器, 并将其分成5个模块;分析了节气门开启角与车辆行驶挡位的优化方法, 轻度混合时的能量分配策略;提出了基于能量守恒原理的电池组荷电状态估计方法, 并根据ECE-EUDC工况, 在2种不同的期望车速下对设计的控制系统进行了仿真。仿真结果表明:在发动机的期望工况下, 所设计的能量总成控制系统能够实现能量在发动机、驱动电机以及电池组之间的合理分配, 电池组的荷电状态变化规律与车辆行驶状态相符合。

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微波除冰效率关键技术研究

焦生杰, 唐相伟, 高子渝, 王强

中国公路学报. 2008, 21(6): 121-126.

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为了提高微波除冰效率, 实现冬季道路快速微波除冰, 对影响微波除冰效率的关键因素(微波频率和道路材料)进行了仿真和试验研究。通过对微波除冰效率的分析, 提出了以冰层和路面结合处温度到达0 ℃所需的时间作为微波除冰效率的判定指标。建立了微波除冰模型, 运用CST、Matlab和ANSYS仿真软件, 得出了微波除冰效率与微波频率、不同介质损耗角正切的道路材料关系, 并通过试验验证了仿真结论的合理性。研究结果表明: 相对于2.45 GHz微波, 5.8 GHz微波能够提高微波除冰效率4~6倍;相对于普通沥青混凝土路面, 使用铁磁性材料加铺层能够提高除冰效率3~5倍。

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2008年, 第21卷, 第6期　刊出日期：2008-11-01

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