2011年, 第24卷, 第1期　刊出日期：2011-01-01

  

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  南宁膨胀土作路堤填料的土性试验

  杨和平,湛文涛,肖杰,倪啸

  中国公路学报. 2011, 24(1): 1-7.

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  围绕南宁膨胀土能否直接用作路堤填料问题,系统开展了该类膨胀土的各种土性和路用性能试验研究。通过详细整理测试数据、系统分析试验成果,全面对照膨胀土路堤物理处治技术中新的填料分类指标体系,从路基填料的强度、变形和施工可碾压性3个方面逐一展开分析论证。结果表明:除一处土样天然稠度不满足要求外,其余南宁膨胀土均可直接用来填筑外环公路的下路堤;所得结果为该段路基实施物理处治方案设计提供了理论依据和参数。
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  重构核粒子法在双参数地基薄板分析中的应用

  曾祥勇,吴小伟,彭川海,刘晓博

  中国公路学报. 2011, 24(1): 8-13.

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  以重构核粒子法(Reproducing Kernel Particle Method,RKPM)形函数的基函数及核函数为基础,推导了形函数关于位移场的一阶及二阶导函数。依据弹性力学的Kirchhoff薄板弯曲及双参数地基模型理论,应用上述推导成果,得出了双参数地基上薄板弯曲位移解的重构核粒子法控制方程,形成双参数地基上薄板弯曲受力分析的重构核粒子法计算理论。通过相应的程序编制及算例分析对该理论进行了验证。结果表明:该方法能够为路面工程地基板的受力分析提供一种新型有效的计算手段。
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  紫外老化对沥青力学行为及聚集态的影响

  王佳妮,薛忠军,谭忆秋

  中国公路学报. 2011, 24(1): 14-19.

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  为了研究紫外环境下老化对沥青聚集态的影响,分析材料性质变化的化学机理,以动态流变学的手段对比了老化前后沥青的力学行为,运用时温等效原理的失效温度分析沥青聚集态的变化,利用红外光谱、紫外光谱考察了紫外老化过程中沥青组分的迁移和胶体结构变化。结果表明:紫外老化后沥青流变特性变差,常温下材料性能由柔而软变为刚而硬;沥青出现相态分离现象是流变特性变差、力学行为改变的内在原因;紫外老化改变了沥青组分的平衡和稳定,老化过程中,胶质沥青质发生缔合,产生超分子结构,逐渐聚集、沉淀;随着紫外老化时间的延长,沥青原来的胶体结构被破坏,逐渐由溶胶向凝胶、由胶体向固体转变。
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  陶砂砂浆与陶粒混凝土对降低隧道内行车噪声的影响

  凌天清,王瑞燕,张剑,刘俊,董强

  中国公路学报. 2011, 24(1): 20-24.

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  采用驻波管法对不同频率下陶砂砂浆的吸声系数进行了测试分析,并与水泥混凝土涂漆衬砌进行了对比;分析了在普通碎石混凝土中添加陶粒对隧道混凝土路面的抗折性能、耐磨性能、吸声性能等方面的影响;通过依托湖北沪蓉西高速公路夹活岩特长隧道工程的对比应用,测试了不同对比段隧道内的噪声情况。结果表明:陶粒混凝土隧道路面、陶砂砂浆衬砌可以降低行车噪声1.4～2.8 dB,陶粒混凝土可以在保证路面板力学性能和耐磨性能的前提下,通过降低路面板刚度达到降低行车噪声的目的。
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  回旋线设置对弯道行驶速度的影响

  徐进,罗庆,彭其渊,邵毅明,陈泳汐

  中国公路学报. 2011, 24(1): 25-33.

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  针对回旋线的使用及其长度是否对弯道上的轨迹特性产生影响的问题,用公路-驾驶员-车辆-环境仿真系统模拟了切弯和跟弯模式下车辆在弯道上的行驶过程,得到了车辆在弯道上的轨迹和速度变化量。分析结果表明:回旋线会改变切弯行驶时车辆轨迹与弯道线形之间的拓扑关系,弯道上的轨迹半径将增大,因此驾驶员可以选择更高的速度驶过弯道,并且回旋线越长这种影响越显著,但这种由回旋线引发的速度增量还依赖于其他3个弯道设计参数,即偏角、路幅宽、半径。
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  基于多状态下静动态测试数据的斜拉桥模型修正

  方志,唐盛华,张国刚,陈素君,董优

  中国公路学报. 2011, 24(1): 34-41.

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  基于参数灵敏度分析和ANSYS优化技术,对静动力试验获得的混凝土斜拉桥的静力位移和模态测试结果进行了修正。修正过程中合理地模拟了边界条件,并对振型进行了分类,模态匹配时只在同类振型中进行。目标函数由静力位移、频率和模态置信标准(MAC)值与相应实测值百分比偏差的平方和进行计算。在桥面施加一层均布荷载后,结构的模态发生了较大变化,用该状态下的模态和静位移测试结果对修正后的有限元模型进行了检验。结果表明:模型修正后不仅参与优化的静力位移和模态计算结果与实测值更加吻合,而且高阶频率也与实测值更加接近,说明修正后的有限元模型能够较准确地模拟实际结构,可作为基准有限元模型。
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  引入驾驶员行为的风-汽车-桥系统耦合振动研究

  韩万水,马麟,刘健新

  中国公路学报. 2011, 24(1): 42-49.

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  对现有解决风环境下车辆行驶问题的驾驶员反应行为模型进行了回顾和对比,采用改进的Baker驾驶员反应行为模型,引入了考虑驾驶员反应行为模型的车辆运动平衡方程、变形以及力的协调条件,建立了引入驾驶员反应行为模型的车辆事故分析状态矢量空间方程,将其与以往未引入驾驶员反应行为模型的风-汽车-桥系统所建立的汽车和桥梁2个子系统运动方程进行耦合,从而建立了引入驾驶员反应行为模型的随机车流下的风-汽车-桥系统运动方程,并对该方程的求解方法进行了研究,编制了相应的分析模块;对已有的车辆事故评价准则进行了改进,给出了对应于不同风速的风致车辆事故临界车速。结果表明:该分析模块由于引入了驾驶员反应行为模型,从而可以同时进行行车安全性分析和舒适性评价。
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  基于多因素分析的桥梁结构地震滞回耗能比值谱研究

  江辉,朱晞,倪永军,张辉东

  中国公路学报. 2011, 24(1): 50-58.

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  以3种场地下的214条近断层地震记录为输入,以分别简化为理想弹塑性、双线性和刚度退化滞回模型的单自由度体系的桥梁结构在大量近场地震作用下的滞回耗能分析为基础,从地震动特征和结构特性2个角度分别定量讨论了多种因素对结构滞回耗能比值谱的影响规律;用数值计算结果对比验证了各学者所建议模型存在的不足,并用统计回归方法建议了适用于0～15 km近断层范围内的滞回耗能比值谱。结果表明:决定滞回耗能分配比例的主要因素是结构阻尼、延性系数和结构自振周期;所建议的比值谱能更全面地反映影响能量分配的主要因素,且取值更符合实际地震动的能量分配特征,可用于基于能量原理的桥梁结构抗震设计。
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  三塔悬索桥纵向约束体系优化

  梁鹏,吴向男,李万恒,徐岳

  中国公路学报. 2011, 24(1): 59-67.

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  为确定三塔悬索桥的合理纵向约束体系,以泰州长江大桥为研究对象,综合考虑各静动力分项作用效应及作用效应组合,对纵向弹性索和粘滞阻尼器2种附加约束的设置位置及参数优化进行研究,重点分析了2种可行布置方案的合理参数选取,并在确定参数下,对比了2种可行方案的效果。结果表明:全漂浮体系、全阻尼器体系和全弹性索体系均不是理想的约束体系;可行的约束体系是仅中塔设置弹性索和中塔弹性索加边塔阻尼器体系,前者可显著减小梁端水平位移,并适当减小塔顶水平位移、梁端转角、主梁挠度并增加主缆抗滑系数,但地震作用下中塔受力集中,后者可改善中塔地震受力集中状况,但增大了边塔地震力;考虑到中塔受汽车作用控制而边塔受地震作用控制,以及粘滞阻尼器制造和维护困难,推荐采用仅在中塔与主梁间设置纵向弹性索的结构体系。
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  CFRP筋粘结式锚具锚固性能试验

  蒋田勇,方志

  中国公路学报. 2011, 24(1): 68-77.

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  针对碳纤维增强塑料(CFRP)作为预应力筋或拉索时出现的锚固问题,开发了一种以活性粉末混凝土(RPC)作为粘结介质的粘结式锚具。建立了平均粘结强度及其对应的滑移量、临界锚固长度以及粘结滑移本构模型等计算公式。通过静载试验研究了筋材表面形状、锚固长度、根数、间距、套筒内壁倾角以及筋材预张拉等对锚固性能的影响。结果表明:CFRP筋的表面形状对以RPC作为粘结介质的粘结式锚具的锚固性能有着决定性影响;当表面压纹CFRP筋的抗拉强度不大于3 000 MPa,RPC抗压强度不小于130 MPa时,对于普通粘结试件,临界锚固长度为20倍筋材直径;对于预张拉粘结试件,当预张比为56%时,锚固系统具有最短的临界锚固长度为13倍筋材直径;多筋同时锚固时,其间距不宜小于1倍筋材直径。
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  基于响应面法的桥梁结构徐变效应分析

  张运涛,孟少平,张速

  中国公路学报. 2011, 24(1): 78-82.

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  基于响应面法,将影响长期变形的因素作为随机变量,采用按龄期调整的有效模量法对结构的徐变效应进行分析。采取中心复合设计法和不含交叉项的二次多项式形式拟合响应面模型,将位移表达成各随机变量的显示函数;基于向前逐步回归的方法对变量的选取进行了显著性分析,并采用斯皮尔曼等级相关系数分析了输入参数对输出位移的敏感性。以ANSYS为分析平台的数值算例计算结果表明:利用响应面法,可实现结构长期变形的分析及预测,解决确定性分析只能得到响应均值的问题,代表一定置信水平的结构位移响应可把不可接受的变形风险降到最低;该方法可用于大跨度桥梁内力和变形的分析与预测。
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  钢桁梁桥整体节点焊接残余应力试验

  黄永辉,王荣辉,甘泉

  中国公路学报. 2011, 24(1): 83-88.

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  为研究东江大桥整体节点焊接残余应力的大小及分布规律,采用与实桥相同的焊接工艺制作了实桥E16节点的1∶1足尺模型,用盲孔法对该节点模型各主要焊缝的残余应力大小与分布进行了测试。结果表明:对于整体节点而言,焊接过程会产生很大的残余应力,其最大值接近材料的屈服强度;在焊缝区域,沿焊缝垂线方向,纵向残余应力均呈压应力-拉应力-压应力交替分布,规律明显,在焊缝中心处为最大拉残余应力;在不等厚对接焊区域,厚板一侧的残余应力大于薄板一侧;打磨和钻螺栓孔可以对残余应力起到释放作用;研究结论可为制定消除整体节点焊接残余应力的措施提供依据。
交通工程与管理
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  分岔隧道过渡段稳定性研究

  蔚立元,李术才,郭小红,史世波

  中国公路学报. 2011, 24(1): 89-95.

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  采用数值分析和地质力学模型试验2种手段对分岔隧道中四车道大拱段和连拱段、连拱段和小净距段2个过渡段进行了研究,并在工程现场对关键断面进行了监控量测;数值分析采用的是有限单元法,在模型试验中研发了组合式三维地质力学模型试验系统和铁晶砂胶结相似材料;对3种手段的结果进行比较分析。结果表明:从横向来看,过渡段拱顶、中隔墙和中隔岩柱等部位受隧道开挖的影响较大;从纵向来看,过渡段Ⅱ比过渡段Ⅰ危险。
论文
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  港湾式公交停靠站设置条件研究

  杨晓光,徐辉,王健,龙科军

  中国公路学报. 2011, 24(1): 96-102.

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  针对城市道路中公交进出直线式与港湾式停靠站对外侧车道通行能力产生影响的问题,运用排队论与间隙接受理论相关成果,分别建立了直线式、港湾式排队无溢出及港湾式排队有溢出3种情况下公交进出停靠站对外侧车道的影响时间模型;在此基础上以公交出站延误及站点服务强度作为约束条件,推导出外侧车道通行能力计算模型,并给出设置条件;对仿真模拟试验结果与模型计算结果进行对比,并对模型适用性进行了检验,给出了不同公交到达率下3种模式设置港湾式公交停靠站的通行能力范围值。结果表明:该模型具有较高的精度和可靠性,能够为城市道路设计提供必要的参考依据。
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  驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法

  袁伟,付锐,郭应时,马勇

  中国公路学报. 2011, 24(1): 103-108.

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  针对用单一眼动参数评价驾驶员视觉搜索模式存在片面性和较大误差等不足,提出运用模糊理论,将驾驶员的注视持续时间、水平方向视角、垂直方向视角、扫视幅度和扫视速度5个主要表征参数综合起来进行评价的方法。通过真实交通环境中的实车试验,记录驾驶员行驶过程的眼动数据,建立模糊相似矩阵和模糊等价矩阵,依据聚类样本驾驶员的驾驶里程确定最佳阈值,将样本驾驶员视觉搜索模式分为4类,并以每类驾驶员视觉搜索模式特征为判别标准,运用择近原则对其他驾驶员的视觉搜索模式进行识别和评价。结果表明:所提出的驾驶员视觉搜索模式模糊聚类评价方法有效且可靠。
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  基于信号灯配时的动态路径诱导模型

  高淑萍,赵会宾,张玲,王进鑫

  中国公路学报. 2011, 24(1): 109-114.

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  针对城市交通流量变化产生的问题,在交叉口信号灯配时方案改进的基础上建立了动态路径诱导的双层优化模型,上层模型以行驶时间为目标函数,下层模型以总交叉口延误最小为目标函数。利用改进蚁群算法来求解优化模型,从而获得多准最优路径。以实际交叉口为例,将信号灯配时改进前、后的模型计算结果进行比较。结果表明:应用信号灯配时改进后的模型获得的路径更省时,交叉口等待通行时间更短。
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  汽车集成式电子真空助力器系统设计

  王建强,张德兆,李克强,徐继福,张立国

  中国公路学报. 2011, 24(1): 115-121.

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  为满足汽车驾驶辅助系统对于辅助制动装置越来越高的要求,提出了一种基于汽车普通制动真空助力器的集成式电子真空助力器系统(Electronic Vacuum Booster,EVB)。在对系统整体结构进行设计的基础上,基于电磁铁数学模型对EVB关键零部件电磁铁参数进行了优化设计。为实现基于EVB的驾驶辅助系统控制器设计,对包括控制器和执行器在内的EVB整体系统模型进行了辨识。试验结果表明:所开发的EVB系统能快速、精确地响应制动指令,可广泛应用于自适应巡航控制系统、走-停巡航系统及主动避撞系统等驾驶辅助系统。
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  永磁直流电动机驱动汽车的数学模型

  汪贵平,马建,闫茂德

  中国公路学报. 2011, 24(1): 122-126.

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  在分析电动汽车动力学模型和永磁直流电动机数学模型的基础上,建立了永磁直流电动机驱动汽车的数学模型;考虑到电动机通用数学模型的普适性,决定采用其主要参数和环节,并辅以相应的非线性环节构建了电动机驱动汽车的动态结构图,推导出转动惯量和机电时间常数的计算公式。研究结果表明:该模型更好地反映了电动汽车运动受风阻影响这一特殊性;推导出的计算公式能够实现机(汽车)电(电动机)系统的有机结合,使各参数的物理意义更加明确。