中国公路学报

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刘福明,王端宜

中国公路学报. 2010, 23(2): 1-6.

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为了全面分析沥青混合料的力学性能,了解沥青混合料的力学响应,引入了有限元多尺度计算方法,通过分析沥青混合料在较小尺度范围内出现的特征和现象,将细观和宏观的方法结合起来,模拟沥青混合料在荷载作用下的力学性能(包括损伤演化过程),从而有效实现不同尺度模型间的变形协调。结果表明:该模型能定性地模拟沥青混合料的力学性能,分析不同组成成分的结合以及通过计算评价沥清混合料的性能。

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保水降温半柔性路面材料性能研究

凌天清,郑晓卫,凌濛,熊出华,董强

中国公路学报. 2010, 23(2): 7-11.

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对保水降温半柔性路面混合料SFAC-13的高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和抗疲劳性能等路用性能进行了室内试验研究,并与普通沥青混凝土AC-16进行了对比分析;同时对保水降温半柔性混合料SFAC-13路面的保水性能及降温性能进行了测试研究。结果表明:保水降温半柔性路面混合料SFAC-13的动稳定度比AC-16高很多,其残留稳定度和冻融劈裂强度比均比AC-16大,且其在-10 ℃时的低温破坏拉伸应变较大、劲度模量较小;SFAC-13的抗疲劳性能也优于普通沥青混合料AC-13;保水降温半柔性路面比普通沥青混合料AC-16路面降温8 ℃～10 ℃;推荐采用路面浸水24 h的保水量和洒水8 h后的路面降温参数作为保水降温半柔性路面的评价指标。

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水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量测试条件

孙艳娜,李立寒,耿韩,吕天华

中国公路学报. 2010, 23(2): 12-17.

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进行了水泥混凝土路面嵌缝料剪切受力状态的理论分析和室内模拟试验,在此基础上,确定了嵌缝料剪切试验中的剪切应变和剪切频率等测试条件。理论分析结果表明:考虑板底脱空状态,嵌缝料在水泥混凝土路面中剪切应变为0.002～0.01;车轮荷载对混凝土板的振动频率小于混凝土板的固有频率,不会发生共振现象,嵌缝料的剪切频率由车轮荷载对混凝土板的振动频率决定,剪切频率范围为10～40 Hz。室内模拟试验结果表明:在5 ℃下,嵌缝料线性粘弹性应变为0.005,实验室可实现的应变为0.004。综合两者,确定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的测试条件为:剪切应变0.004,剪切频率2～50 Hz。

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路面面层用多孔水泥混凝土力学性能试验

陈瑜,张起森,高英力

中国公路学报. 2010, 23(2): 18-24.

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基于大量室内试验,系统分析了多孔混凝土抗压强度随龄期变化的规律,抗压强度与抗折强度、抗折弹性模量的相关性及其疲劳性能,建立了相关数学模型;基于多孔混凝土组成材料和内部结构特点,研究其尺寸效应并给出抗压强度试验时不同尺寸试件的换算系数;探讨了多孔混凝土与普通混凝土的层间粘结性能及面层多孔混凝土的浇注时机与层间处理方式。结果表明:双参数威布尔分布可描述多孔混凝土弯拉疲劳寿命;多孔混凝土尺寸效应显著,经有效面积修正后有所下降。建议施工时底层混凝土浇注完后表面无须收光抹平,初凝完成时浇注面层多孔混凝土。

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一般应力状态下挡土墙上主动土压力研究

杨雪强,吴子超,杨宗轲

中国公路学报. 2010, 23(2): 25-29.

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将Lade-Duncan破坏准则应用于求解挡土墙上的主动土压力,在平面应变状态下,通过在π平面上采用与Lade-Duncan破坏准则等效面积的Drucker-Prager破坏准则,且借助等效内摩擦角的概念,提出了计算挡土墙上主动土压力的新方法,并与传统的库仑法、朗肯法和有限元数值模拟等计算结果进行了比较。结果表明:该方法计算过程简便,计算结果准确,是计算挡土墙上主动土压力的合理方法,有一定的工程实用价值。

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杭州湾跨海大桥混凝土结构耐久性原位监测预警系统

干伟忠,RAUPACHM,金伟良,吕忠达

中国公路学报. 2010, 23(2): 30-35.

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为了确保杭州湾跨海大桥混凝土结构达到百年设计使用寿命, 评价混凝土结构耐久性状况的动态发展, 通过对预埋式钢筋腐蚀无损监测传感系统的国际合作研究, 确定了基于电化学原理和辅助光纤技术的耐久性监测技术思路, 制定了该工程耐久性动态预报监测平台的构架技术方案, 捕获了结构各部位腐蚀预警的个性化判据, 优化了全桥测点的布置,集成、改良并安装了控制关键部位的全套系统(共计48套监测单元)。工程实测结果表明:测试数据稳定, 并且与实验室研究数据吻合。

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钢绞线网片-聚合物砂浆加固钢筋混凝土箱梁试验

郭彤,李爱群,姚秋来,宋永生,刘洋

中国公路学报. 2010, 23(2): 36-42.

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为探讨钢绞线网片-聚合物砂浆加固技术在桥梁加固中的可行性,开展了钢筋混凝土箱梁的加固试验研究。通过3根薄壁箱梁缩尺试件的纯弯加载试验,检验了该技术的加固效果,并对试件的位移、应变、裂缝扩展及破坏特征进行了比较和分析;研究了桥梁箱梁加固和建筑结构矩形梁加固的差异,对钢绞线网片-聚合物砂浆用于混凝土箱梁桥的加固提出了建议。结果表明:加固措施显著增大了箱梁的刚度,起到了抑制裂缝开展、提高屈服荷载和极限荷载的作用;加载过程中,箱梁的应变分布存在明显的剪力滞效应,加固梁的破坏始自剪弯区U型箍内侧砂浆面层的拉裂,并受到腹板弯剪裂缝萌生、扩展的影响;加固梁的最终破坏形态为砂浆-混凝土界面的剥离破坏,而钢绞线未被拉断,受压区混凝土也未出现压溃现象。

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基于风速风向联合分布的桥面侧风所致车辆事故概率性分析

韩万水,马麟,院素静,陈艾荣,刘健新

中国公路学报. 2010, 23(2): 43-49.

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采用风速概率密度函数和风向频度的乘积表示联合概率密度函数,用极大似然法和概率曲线相关系数法相结合的逐步迭代估计法估计杭州湾跨海大桥桥位处桥面高度各风向的有效最优概率分布类型及参数;利用已建立的风-汽车-桥梁系统安全性分析框架计算得到各个方向下车辆发生事故的临界风速;为了确定桥面局部风环境的状况,在同济大学TJ-3风洞中进行了杭州湾跨海大桥桥面风环境风洞试验研究,并引入等效桥面风速和影响系数以考虑桥梁结构绕流和附属构造物对行车高度处风速的影响;最后,对杭州湾跨海大桥的行车安全进行了基于风速风向的概率性分析,并研究了增设风障对行车安全的影响。结果表明:增设风障是一种非常有效的提高安全行车概率的方法;杭州湾跨海大桥全桥采用70%透风率的风障完全可以满足车辆安全行驶的要求。

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混凝土梁受弯破坏的三维细观数值试验

李朝红,王海龙,徐光兴

中国公路学报. 2010, 23(2): 50-55.

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为了在细观层次上研究混凝土梁的损伤断裂机理,将混凝土视为由骨料、水泥砂浆和界面组成的三相复合材料。基于三维随机骨料随机力学参数模型,建立了2个混凝土梁湿筛试件的数值模型;模型MX1模拟骨料的随机分布,模型MX2在MX1的基础上模拟混凝土各相材料参数的随机性,通过这2个模型的抗弯数值试验,展现了混凝土梁损伤断裂和裂缝萌生与扩展的渐进过程。结果表明:数值试验得到的混凝土梁弯拉强度与真实试验测得的弯拉强度较为接近;由于骨料分布的随机性,混凝土裂纹起裂和扩展表现出显著的不规则性和不连续性;受材料参数随机分布的影响,模型MX2较MX1承载力略有降低,变形稍有增加。

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CFRP体外预应力加固钢筋混凝土T型梁试验

陈小英,李唐宁,黄音,陈明政

中国公路学报. 2010, 23(2): 56-63.

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利用波形齿锚具实现横向张拉CFRP片材的体外预应力加固技术,对4根完全相同的7 m跨度的T型梁进行加固(梁侧加固3根梁,其中1根梁考虑二次受力影响;梁底加固1根梁);利用普通粘贴CFRP的加固技术对另一根梁进行加固(加固前与前4根梁完全相同);然后对加固后的5根梁进行试验研究。结果表明:梁侧或梁底CFRP片材体外预应力加固能同时显著提高混凝土梁的开裂荷载、屈服荷载、极限承载力以及截面刚度,能有效限制混凝土裂缝宽度的发展,也能充分发挥CFRP片材高强性能,同时加固时有无初始荷载即二次受力对加固后的梁在承载力及变形能力方面均无明显影响。

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基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

罗彦斌,陈建勋,乔雄,王梦恕

中国公路学报. 2010, 23(2): 64-70.

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为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。

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考虑驾驶员视觉特性的路段设计通行能力修正方法

陆建,吴靖,王涛

中国公路学报. 2010, 23(2): 71-76.

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通过真实道路环境下眼动试验数据处理得到不同的视觉特性参数,运用灰关联熵分析法遴选出与交通流水平关联度较大的3个视觉特性参数,即注视点分布、视角区域分布及平均注视时间,建立路段交通量与驾驶员视觉特性参数的变化关系,并根据驾驶员视觉特性参数变化规律,提出了考虑驾驶员视觉特性参数的路段通行能力修正方法。分析结果表明:交通量未饱和时,驾驶员视觉特性参数变化比较平稳,而当交通量趋于饱和时,视觉特性参数变化剧烈;修正后的路段设计通行能力更加符合实际情况。

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混合交通信号交叉口右转机动车通行能力及其灵敏度分析

钱大琳,钮志强

中国公路学报. 2010, 23(2): 77-83.

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为了解决信号交叉口右转机动车受自行车干扰严重的问题,运用间隙理论和车流波动理论研究干扰环境下右转机动车的通过数量,以度量混合交通环境下右转机动车的通行能力。在分析大量调研数据的基础上,探讨了无信号控制的右转机动车和自行车在二相位信号控制交叉口运行的微观行为,提出了混合交通环境下信号交叉口右转机动车的通行能力模型,结合典型路口对该模型的有效性进行了验证,并开展了右转机动车通行能力相对于自行车流量的灵敏度分析。结果表明:当自行车到达量在500~1 500 bic·h^-1情况下,自行车到达量的变动对右转机动车通行能力的影响较大。

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基于混合轴-辐结构的区域运输网络优化模糊交互规划模型

汪传旭,蒋良奎

中国公路学报. 2010, 23(2): 84-91.

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为了对基于轴-辐结构的区域运输网络实行优化,建立了模糊交互规划模型。该模型考虑输入数据或参数,如需求、运输能力、单位运输成本(时间)、单位货物处理成本(时间)等的不准确性或模糊性,旨在实现总成本(包括运输成本和货物处理成本)最小和总时间(包括运输时间和货物处理时间)最短,同时对各场站之间的运输路线选择、从始发站经由枢纽站到目的地的运输量、从始发站直达目的地的运输量进行优化;在此基础上提出了模型的有效解法,并通过算例对其进行了验证。结果表明:该模型及其求解过程具有有效性。

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基于BP神经网络的驾驶员昼夜动态空间距离判识规律

赵炜华,刘浩学,赵建有,杨立本,殷利

中国公路学报. 2010, 23(2): 92-98.

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为研究昼夜动态环境中驾驶员对空间距离判识的规律,进行了实际道路试验。随机选取32名驾驶员分别在昼、夜环境中不同深度距离和速度下,判识红、绿色障碍物的空间距离,统计并检验驾驶员对红、绿色障碍物判识距离的差异,获得判识特征值;运用BP神经网络拟合距离判识结果,分析距离判识变化规律。结果表明: BP神经网络可以很好地拟合距离判识变化规律,精度优于现有模型;绝对距离和相对距离判识结果均随速度增加而减小,随深度距离增加而增大;夜间判识距离大于白天,驾驶员对相对距离判识准确性高。

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新建城区交叉口右转机动车与行人分相位设置临界研究

张碧琴,高佳

中国公路学报. 2010, 23(2): 99-104.

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为了对新建城区交叉口行人-机动车分相位临界条件进行定量分析,运用行人-机动车阻滞机理和抢行博弈模型等相关理论,得到了完整的阻滞时间计算模型;结合右转车辆与行人等饱和度时平均延误最小的思想,对信号周期内机动车与行人的分相位设置临界状态建立数学模型,提出了新建城区交叉口行人-机动车分相位安全评价方法。结果表明:行人-右转机动车冲突是新建城区交叉口冲突的主要形式,根据分相位量化条件可将危险交叉口细分为分设临界交叉口和时时监控交叉口。

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重型车AMT液控气助力离合器自动控制系统的设计与开发

刘振军,余猛进,秦大同

中国公路学报. 2010, 23(2): 105-110.

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在对传统重型车离合器驱动机构改造的基础上,设计了一种新型的液控气助力离合器自动控制系统;分析了系统的结构和工作原理,建立了系统仿真模型和控制算法,并对离合器接合过程的控制性能进行了分析和仿真检验;在开发的AMT重型载重汽车上进行了实车离合器系统控制性能试验。结果表明:所设计的液控气助力离合器自动控制系统能有效地实现离合器接合位置和速度的控制,具有超调量小、响应速度快等优点,能够满足AMT系统离合器控制的需要。

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基于统计能量分析和半无限流体方法的轿车车外噪声预测

陈书明,王登峰,刘波,昝建明,赵雪梅

中国公路学报. 2010, 23(2): 111-115.

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阐述了结构各子系统间的功率平衡方程,介绍了半无限流体方法的基本假设,利用统计能量分析(SEA)及半无限流体方法,建立了轿车车外噪声预测模型;通过有限元方法、稳态能量流方法和理论计算方法,分别确定了轿车SEA模型子系统的模态密度、内损耗因子和耦合损耗因子;通过试验和计算流体动力学方法确定了轿车SEA模型的激励;对施加激励后的模型进行了车外噪声分析预测,并将预测结果与试验结果进行了对比。结果表明:采用SEA和半无限流体方法对车外噪声预测,不仅可以得到可靠的预测结果,简化建模步骤,而且能够满足工程上汽车产品在开发设计阶段对车外噪声预测的要求。

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振动压路机电液无级调幅控制研究

赵铁栓,焦生杰

中国公路学报. 2010, 23(2): 116-121.

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通过总结和分析各国现有振动压路机振动轮调幅装置的不足,提出能够实现智能控制的电液无级调幅系统方案,详述了其组成和调幅原理。针对电液调幅系统具有非线性、大时滞的特点,提出了神经网络自适应PID控制策略,将神经网络自适应补偿器与PID控制器并联,补偿系统参数摄动、非线性和外界扰动对系统控制性能的影响,提高系统的响应速度和控制精度。基于DSP芯片TMS320LF2407A设计了硬件控制器,实现了神经网络自适应PID控制的数字化。结果表明:提出的控制策略相比于传统的PID控制在快速性、准确性方面均具有一定的优越性,为开发智能化振动压路机奠定了基础。

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金属颗粒填充桩锤锤击模型的数值分析

胡均平,郭勇,宋光伟,徐圆,陈伟

中国公路学报. 2010, 23(2): 122-126.

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为分析填充金属颗粒对打桩锤锤击力的影响,考虑填充金属颗粒的作用,用集中质量块表示填充的金属颗粒,用弹簧模拟金属颗粒与锤体相碰处的接触刚度,用不同的集中质量块表示桩锤、砧座和桩帽,用并联的弹簧、阻尼器表示锤垫,用弹簧表示桩垫,用阻尼器表示桩,建立了平衡方程。结合状态空间法,采用量纲一化计算方法分析了各参数对锤击力的影响,并对金属颗粒填充桩锤与普通桩锤产生的锤击力进行了比较。结果表明:在锤体内填充弹性模量小的材料制成的细金属颗粒,使桩锤产生的锤击力有效作用时间更长,能量传递效率更高。

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2010年, 第23卷, 第2期　刊出日期：2010-03-01

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