中国公路学报

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张肖宁,尹应梅,邹桂莲

中国公路学报. 2010, 23(4): 1-7.

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为了研究沥青混合料在宽频范围内的动态粘弹性能,采用AR-2000型动态剪切流变仪对不同空隙率沥青混合料进行动态频率扫描,得到了复数剪切模量和相位角等粘弹参数。根据时温等效原理,得到了复数剪切模量、相位角随频率变化的主曲线,同时分析了频率、沥青种类、温度和空隙率对沥青混合料粘弹性能的影响;基于主曲线采用CAM模型拟合分析了不同空隙率沥青混合料试件的粘弹性能。结果表明:频率与温度对不同空隙率沥青混合料粘弹性能的影响规律相同;沥青混合料相位角主曲线在中高温时欠光滑;沥青混合料粘弹性能对空隙率有较强的依赖性;应用CAM模型可以较好地分析不同空隙率沥青混合料的粘弹性能,为沥青混合料设计和性能评价提供参考。

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沥青路面粗集料棱角性表征方法及技术标准

刘振清,杨永顺,刘清泉,高雪池,曹东伟

中国公路学报. 2010, 23(4): 8-14.

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利用ASTM D3398-97试验方法的改进表征法计算了粗集料颗粒指数I_ap,采用数字图像处理技术提出了粗集料半径法棱角性指数I_Arm和梯度法棱角性指数I_Agm的计算公式;通过对2类沥青混凝土的常规与动三轴试验,分析了粗集料棱角性表征指标对沥青混凝土性能和抗剪参数的影响规律,建立了沥青混凝土性能、抗剪参数与粗集料颗粒指数I_ap的相关关系,结合沥青混凝土路用性能要求,提出了沥青路面粗集料棱角性技术标准。分析结果表明:I_ap与棱角性指数I_A具有明显的线性相关性,其回归系数可用于由粗集料颗粒指数I_ap换算成I_Arm和I_Agm;所提出的粗集料棱角性技术标准可作为沥青路面施工技术规范修订建议,有利于提高石料企业加工粗集料的质量。

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掺聚合物的橡胶混凝土路用性能研究

杨若冲,谈至明,黄晓明,马一平

中国公路学报. 2010, 23(4): 15-19.

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为研究聚合物对橡胶混凝土性能的改善作用,比较了不同橡胶掺量的聚合物改性混凝土路用性能。通过密度、抗折强度、抗压强度及劈裂强度试验,分析了掺聚合物的橡胶混凝土基本力学性能及物性的变化规律,并通过冲击试验分析了混凝土的抗冲击韧性;参照混凝土抗折强度试验方法,研究了掺聚合物的橡胶混凝土的粘结性能;采用噪声仪及超声波仪分析了橡胶混凝土的减振降噪效果。结果表明:替代粗集料的橡胶体积分数不超过30%时,可获得路用性能及减振降噪效果较优的橡胶混凝土路面材料。

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沥青路面下封层力学响应及抗剪强度试验

郭寅川,申爱琴,张金荣,孙增智

中国公路学报. 2010, 23(4): 20-26.

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针对沥青路面下封层因层间接触条件和粘结性能不良而导致薄沥青面层易出现滑动、推移等早期破坏的问题,采用BISAR 3.0程序计算分析了层间不同接触状态时的下封层剪应力分布,并选用70^#道路石油沥青、SBS改性沥青、SBS改性乳化沥青3种下封层粘结材料与不同粒径、不同撒布量的集料铺筑下封层试验段,对试验路芯样进行不同温度下的直剪试验,并应用数据分析软件Origin 8.0分析了封层层间抗剪强度的影响因素,进而确定了封层SBS改性沥青最佳洒布量为1.7~2.0 kg·m^-2、石料适宜粒径为5~10 mm、最佳覆盖率为40%~50%。结果表明:良好的层间处治能够大幅提高沥青路面疲劳寿命,防止夏季高温时行车荷载作用下路面层间出现滑移而导致的结构性破坏。

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高抗剪能力粗集料级配设计方法

杜顺成,刘丽萍,戴经梁

中国公路学报. 2010, 23(4): 27-32.

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通过对粗集料散体进行细观力学分析,应用不连续介质理论研究粗集料力学性质,根据颗粒在空间的6种不同排列模型,建立了散体细观力学模型及粗集料剪切模量的计算公式;从理论上分析了粗集料抗剪切性能提高的内在机理,并提出了粗集料抗剪级配设计方法,以抗剪性能作为主要指标进行逐级填充;最后通过室内试验进行比较分析。结果表明:新设计出的级配高温稳定性好,可有效减少公路车辙病害。

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波纹钢腹板组合箱梁疲劳试验

周绪红,林新元,谭冬莲,逯文茹,杨丽

中国公路学报. 2010, 23(4): 33-38.

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在总结分析国外波纹钢腹板组合梁疲劳试验研究成果的基础上,采用美国MTS电液伺服加载系统,对3片波纹钢腹板组合箱梁试验梁进行了疲劳试验,并对波纹钢腹板组合箱梁的应变、挠度变化规律进行了分析。结果表明:波纹钢腹板疲劳残余应变随疲劳加载次数的增加而增加,变化规律比混凝土顶、底板的变化规律明显;波纹钢腹板组合箱梁混凝土顶、底板及波纹钢腹板的刚度在疲劳荷载作用下下降不明显,不足以对梁的受力产生明显影响;随着疲劳加载次数的增加,截面应变沿梁高方向的分布变化不大,而且基本保持直线;对波纹钢腹板组合箱梁采用基于平截面假定的承载能力计算方法是可行的。

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竖向集中荷载作用下钢-混凝土组合梁的解析解

刘寒冰,马辉,刘天明,张云龙

中国公路学报. 2010, 23(4): 39-44.

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为了准确分析钢-混凝土组合梁的抗弯性能,基于接触理论和弹性力学基本思想推导了钢-混凝土组合梁在竖向荷载作用下考虑剪切滑移效应的微分方程,给出了解析解。计算了竖向集中力作用下组合梁的各部分应变和位移状态,分析了钢梁和混凝土顶板交界面处的剪切滑移应变差,并与试验结果进行了对比。结果表明:计算值与试验值有较好的一致性,挠度相对误差不超过2%;该计算公式是合理的、可信的,为工程设计提供了一种简便的计算方法,具有较强的实用价值。

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考虑索力随机的斜拉桥结构分析

王立彬,李爱群,靳慧

中国公路学报. 2010, 23(4): 45-50.

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针对斜拉桥结构是索力敏感体系,但是索力随机对斜拉桥结构特性的影响一直缺乏定量分析的问题,结合蒙特卡罗方法、找形方法和调索方法,首次提出了一种考虑索力随机的斜拉桥结构分析方法,并针对某一辐射型疏索体系斜拉桥,分析了斜拉索索力随机对其结构静力性能的影响。计算结果表明:索力变异2%引起的主梁截面弯矩变异为30%~50%,引起的主梁截面应力变异在11.42%左右,引起的跨中挠度变异在440.25%左右;索力变异2%引起的挠度变化大于结构截面应力的变化;索力变异对结构的影响还表现在对于不同的索力样本,结构的最大或最小弯矩截面的位置在随机变化,交替出现在某些特定的截面上。

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可液化场地高承台群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验

唐亮,凌贤长,徐鹏举,高霞

中国公路学报. 2010, 23(4): 51-57.

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采用高承台群桩-独柱墩结构体,进行可液化场地群桩-土-桥梁结构地震相互作用振动台试验,再现自然地震触发地基液化及桩基破坏等宏观现象;通过试验监测了液化场地中地基的加速度、孔压反应以及桩-柱墩的加速度、位移、应变反应和上部结构的加速度反应等。结果表明:输入地震波幅值和埋深是影响砂层孔压的重要因素;地震作用中,随着场地液化的发展,自下而上砂层加速度先逐渐减弱后逐渐放大;高承台桩基地震响应与土层土性、地震动大小、场地液化程度等密切相关,地震作用下场地液化容易诱发高承台群桩体系的倒塌。

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双主跨悬索桥颤振稳定性试验

张文明,葛耀君,周志勇,许林汕

中国公路学报. 2010, 23(4): 58-62.

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以某双主跨悬索桥为背景,进行了动力特性有限元分析和全桥气弹模型颤振风洞试验。分析了主要模态的自振频率、振型、等效质量和模态之间的相似关系;在风洞试验中测试了不同风攻角和风偏角下的颤振临界风速,并观测了颤振形态的演化规律;从结构模态出发,对颤振形态进行了分析和讨论。结果表明:在颤振临界风速下,桥梁结构由反对称扭转振动经两跨交替扭转振动,过渡到对称扭转振动发散;由于双主跨悬索桥不存在单跨半正弦波双跨对称的竖弯模态,传统的利用零风速时的多模态来描述和解释非分离流扭转颤振的方法无法应用于双主跨悬索桥;传统的需事先挑选模态的多模态颤振分析方法不能应用于双主跨悬索桥颤振数值分析。

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混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力检测方法

钟新谷,杨滔,沈明燕,禹建达,谢献忠

中国公路学报. 2010, 23(4): 63-69.

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为解决目前普遍存在的大跨度预应力混凝土箱梁桥腹板竖向应力失效的问题,建立了竖向预应力筋外露段的动力学模型,发现了竖向预应力筋外露段锚固区刚度变化与张拉力的关系,计算了相应刚度变化与外露段固有频率关系的近似解和精确解。在此基础上进行了室内模型试验和现场试验,并在4座大桥得到应用。结果表明:所提出的检测方法原理简单,实际应用效果良好,广泛的应用将彻底改变中国大跨度混凝土箱梁桥腹板竖向预应力筋张拉力无定量测试的状况,对防止大跨度混凝土箱梁桥腹板开裂有重要意义。

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隧道开挖模拟的支撑荷载法研究

高峰,孙常新

中国公路学报. 2010, 23(4): 70-77.

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采用有限元法对隧道施工过程的支撑荷载法中的几个问题进行了详细的研究。讨论了释放荷载和支撑荷载的关系,分析了支撑荷载的大小、方向以及选取的部位对计算结果的影响;根据三维模型的计算结果确定了位移释放率,并据此得到了按平面应变模型模拟隧道施工过程时各施工阶段支撑荷载的大小。计算结果表明:在采用平面应变方法进行隧道施工过程的计算时,为了模拟开挖面的空间效应,在洞周施加的是支撑荷载而非释放荷载;在只有体积力和面力的情况下,支撑荷载可以采用被挖掉的岩土体的周边(内圈)节点的等效节点力,也可以取留下围岩周边(外圈)节点的等效节点力并反号,若洞周节点上有集中荷载,则支撑荷载必须采用前者;在台阶法施工中,采用变化后的洞周节点力作为下半断面支撑荷载的初始应力的方法,能够得到较满意的结果。

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隧道管棚预支护的力学行为及参数优化

王海涛,贾金青,郁胜

中国公路学报. 2010, 23(4): 78-83.

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基于Pasternak弹性地基梁理论对管棚预支护体系的力学行为进行分析,并与现场测试数据进行对比验证;同时,对不同管棚长度、钢管直径及搭接长度条件下管棚的加固效果进行了分析。结果表明:Pasternak模型能较好地反映管棚在隧道开挖过程中的真实力学行为;管棚的临界长度约为1.5倍开挖高度,当管棚长度超出临界长度后,其对控制开挖面稳定及地层变位的效果不太明显;当钢管直径超过159 mm时,钢管直径的增加对控制开挖面顶部围岩的变形意义不大,目前工程中采用108～159 mm的钢管直径是适宜的。

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单交叉口自适应公交优先控制

王正武,夏利民,罗大庸

中国公路学报. 2010, 23(4): 84-90.

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为了在交叉口自适应控制中实施公交优先措施,结合基于规则与基于优化的自适应控制设计了一种自适应公交优先控制方法,该方法基于规则选择优先车辆及优先策略,基于优化确定信号参数。在规则中增加了效用判断准则以产生公交优先系统效益,引入优先措施选择规则以减少对社会车辆的负面影响;考虑相位相序与信号配时相互影响、相互作用的关系,构建了双层规划模型,用来同时优化相位相序和配时参数;最后对自适应优先控制、加权自适应控制和固定相位方案的优先控制进行了应用分析。结果表明:自适应优先控制产生的人均延误最小。

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不确定需求下动态供应链网络均衡研究

赵泽斌,麦强,安实

中国公路学报. 2010, 23(4): 91-95.

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对随机市场需求下的3层动态供应链网络中供应链收益及顾客满意度的多目标均衡问题进行研究。假设产品价格是市场随机需求的函数,构建了最大化供应链网络收益和顾客满意度的多阶段随机优化模型,根据变分不等式构建了供应链网络各节点的均衡模型,并应用改进的Goldstein-Levitin-Polyak投影算法进行求解和检验。结果表明:过分追求顾客满意度将会减少供应链网络各节点之间的产品供应量,并影响到供应链网络的稳定状态。

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道路交叉口车辆碰撞动态风险估计方法

朱彤,杨晓光,白玉,许建,马国胜

中国公路学报. 2010, 23(4): 96-101.

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为建立道路交叉口防撞系统,提高交通安全水平,对交叉口车辆碰撞动态风险的估计模型及其仿真评价进行研究。分析了交叉口区域内的车辆碰撞类型,基于风险的概率内涵,提出了一种新的交叉口车辆动态风险估计概率模型;运用VISSIM微观交通仿真软件模拟常见的车辆运行场景,利用仿真输出的数据计算风险值并进行评价,将结果与其他模型产生的计算结果进行比较。结果表明:该风险估计模型易于确定碰撞警告阈值,适用于道路交叉口车辆防撞系统。

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面向应急疏散的山区公路交通节点连通性研究

宋永朝,潘晓东,陈聪,喻泽文

中国公路学报. 2010, 23(4): 102-106.

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为了探讨灾害事件导致山区干线公路或重要路段处于中断状态下的交通节点间剩余路径应急疏散能力,提出了疏散连通度的概念,考虑到局域路网中交通节点间路段重要程度不同而赋予其权重,对路段的疏散连通度计算值予以修正,进而量化分析山区路网交通节点的应急疏散能力大小。最后,通过算例阐述了疏散连通度的计算过程,并针对山区路网特征,提出改善山区路网连通性的措施。结果表明:计算并比对山区路网中各路段疏散连通度修正值的大小,即可找出山区干线公路连通性薄弱的路段,对其进行改善,能有效提高山区路网灾害事件下的应急疏散能力,可为山区路网防灾规划提供依据。

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基于圆盘挤压模式的磁流变液阻尼器特性分析

廖昌荣,骆静,李锐,刘会兵,李兴

中国公路学报. 2010, 23(4): 107-112.

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提出了一种基于圆盘挤压模式的小位移磁流变液阻尼器模型,得出了挤压流动的微分方程,建立了Navier边界滑移条件和边界相容条件;利用双粘度本构模型,推导出挤压作用下不同位置的径向速度分布、径向压力分布,确定了牛顿流动区和宾汉流动区的分界面,计算了随着外加电流变化的圆盘挤压力的数学表达式。为了验证理论推导的正确性,按照发动机隔振系统的技术要求,设计制造了基于圆盘挤压模式的小位移磁流变液阻尼器,利用MTS8701电液伺服激振控制台进行了测试。结果表明:得出的试验阻尼力与理论阻尼力基本符合,采用提出的分析方法来计算圆盘挤压力是可行的,该方法对挤压模式的磁流变液阻尼器设计有一定的参考价值。

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基于多体动力学和有限元法的车身结构疲劳寿命预测

孟瑾,朱平,胡志刚

中国公路学报. 2010, 23(4): 113-120.

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根据耐久性试验中常用的整车台架试验方法,通过多体动力学模型仿真模拟整车在四轮路面激励下的运动状态,提取车身与底盘连接位置的载荷历程,采用有限元法分析动载荷作用下的车身结构响应;基于传统的应力-寿命方法(S-N方法)寻找车身薄弱环节,辨识危险零件应力“双轴性”,并选择多轴疲劳损伤参量预测车身疲劳寿命。分析结果表明:结合多体动力学与多轴疲劳的寿命预测方法比传统的S-N方法能够获得更加合理的预测结果。

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运动仿真路演信号复现算法研究

孔民秀,隋小川,富历新,游玮

中国公路学报. 2010, 23(4): 121-126.

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为了得到符合运动模拟器要求的输入信号,提出了一种信号复现算法, 通过频谱分析提取原始信号主频率成分,将其作为复现信号的基频,以保证复现信号与原始信号具有相同的频率成分;然后通过调整各频率成分对应的相位偏置,利用遗传算法对这些相位偏置进行优化,最终得到所需要的运动仿真信号表达式。结果表明:所获得的复现信号符合工作空间范围,并满足运动模拟器性能要求。

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2010年, 第23卷, 第4期　刊出日期：2010-07-01

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