中国公路学报

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徐世烺,刘问

中国公路学报. 2011, 24(6): 1-8.

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为研究超高韧性水泥基复合材料(UHTCC)的疲劳特性,对其进行了弯曲疲劳试验;在UHTCC弯曲疲劳试验的基础上,从连续损伤力学出发,基于弹塑性各向同性损伤模型,研究了该材料在等幅重复荷载下的弯曲疲劳累积损伤性能,并建立了关于D-S的疲劳损伤模型。为准确描述该材料的损伤演变,模型中引用了起始损伤D_s的概念表示第Ⅰ变形阶段的损伤量;采用试件底面塑性应变ε_p作为变量计算损伤量D;根据试验曲线拟合得出损伤模型的各项参数。结果表明:UHTCC在不同应力水平S下的起始损伤量和累积损伤程度随应力水平的降低而变小,与实际情况相符;损伤模型的计算曲线与试验曲线吻合良好。

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基于工业CT的混凝土集料二维及三维轮廓表征方法

段跃华,张肖宁,李智,王端宜,刘仰韶

中国公路学报. 2011, 24(6): 9-15.

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利用工业CT获取沥青混凝土试件内部结构断层图像,通过数字图像处理手段将图像内颗粒的二维轮廓提取出来,采用傅里叶描述子表征颗粒轮廓,结合等效直径概念确定了合理的采样间隔角度,对傅里叶变换阶数n的取值进行了定性的分析,并用图形及决定系数R²来描述拟合优劣程度,分析了可能失效的情形。采用球面调和变换对颗粒的三维表面轮廓进行表征,分别对球面调和变换阶数n^′及采样点的不同取值效果利用三维可视化进行了比较,探索了其R²随阶数n^′及采样点大小的变化规律。结果表明:阶数n^′取25~30比较合适;球面调和变换可以更准确地表征集料颗粒的三维轮廓及局部细观特征,并且颗粒的三维轮廓用此方式表征有利于计算机建模的需要,有利于混凝土虚拟试验工作的深入开展。

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开放表面透壁通风管路堤碎石的降温机理分析

孙斌祥,刘琦,杨丽君,杨秋伟,徐学祖

中国公路学报. 2011, 24(6): 16-23.

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为揭示青藏高原冻土区采用的透壁通风管增强开放边界路堤碎石的降温机理,对埋设水平透壁通风管的100 cm×60 cm×100 cm碎石试样进行了室内试验。结果表明:透壁通风管开放路堤碎石存在4种传热过程,即通风管的管壁与管内流动空气的对流换热,外界大气通过路堤碎石开放边界与其内部孔隙空气循环引起的强迫对流换热,管内流动空气通过管壁的透气小孔与附近碎石层内的孔隙空气循环引起的强迫对流换热及路堤表面的热传导换热;当通风期间进入透壁通风管内的空气温度低于通风管周围碎石区域的温度时,路堤碎石通过开放边界及管壁透气小孔使外界冷空气与路堤碎石层内孔隙空气形成的循环运动能增强路堤碎石冬季冷空气引起的降温效果。

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深厚软基抛石挤淤技术应用研究

王艳芳,俞缙,周治刚,徐宏

中国公路学报. 2011, 24(6): 24-30.

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为研究抛石挤淤在深厚软粘土地基中的置换机理和效果,通过室内离心模型试验并结合现场检测及监测等多种手段,对抛石挤淤技术在连云港地区深厚软粘土中的应用情况展开系统研究。研究结果表明:抛石挤淤体通过加快下卧层孔压消散来提高地基强度,同时路基两侧的反压护道能有效限制挤淤体的扩散;抛石挤淤浅层换填方式能大幅提高淤泥路基强度,挤淤后路基侧向变形稳定;对于石料来源丰富的地区,抛石挤淤工法具有施工进度快且经济节约的优点,值得推广。

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加筋格宾组合式挡墙破裂面及承载力特性

黄向京,许桂林,彭立

中国公路学报. 2011, 24(6): 31-39.

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为提出加筋格宾组合式挡墙(加筋格宾+绿色加筋格宾结构)破裂面及承载力公式,通过对湖南省湘潭至衡阳西线高速公路第12合同段加筋土实体结构进行现场试验监测,总结了各层拉筋应变变化规律,提出了基于简化破裂面转折点位置为H/3(H为墙高)的新折线型潜在破裂面,推导了该折线型破裂面在2种破坏模式下的墙顶部表面承载力通用计算公式;采用极限平衡法,讨论了拉力破坏下其极限承载力公式,统一了0.3H简化破裂面和朗肯破裂面形式下的承载力计算公式,并与4种规范加筋土典型破裂面进行了比较分析。结果表明:采用该折线型破裂面计算,比公路规范和BS8006规范安全,比铁路规范经济;双绞合六边形钢丝网加筋为拉力破坏,试验结果与计算结果相吻合。

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考虑腹板剪切行为的波形钢腹板梁理论模型

聂建国,李法雄

中国公路学报. 2011, 24(6): 40-48.

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为研究波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板梁受力行为的影响,引入腹板剪切变形转角函数,将波形钢腹板梁的弯曲行为分解为桁架作用和弯曲作用,建立一个能够考虑波形钢腹板剪切变形的波形钢腹板梁理论模型。推导了端部无约束条件下简支波形钢腹板梁在均布荷载和端部约束条件下简支波形钢腹板梁在跨中集中荷载作用下的解析解,采用有限元方法验证了理论模型和解析解的正确性和适用性。研究结果表明:端部约束条件对主梁变形影响很小;波形钢腹板的剪切变形对主梁变形影响显著,在常见波形钢腹板梁桥尺寸范围内,由腹板剪切变形引起的主梁挠度占总挠度的10%~30%。

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预应力混凝土简支箱梁受力性能足尺模型试验

方志,汪建群,何鑫,周国华

中国公路学报. 2011, 24(6): 49-56.

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对一座30 m跨径的预应力混凝土简支箱梁进行了足尺模型破坏性试验,根据试验结果对其受力过程、裂缝分布、延性性能等进行分析;用5种相关规范对箱梁抗弯极限承载力及正常使用极限状态下的变形、裂缝进行验算,以此评估规范中相应计算公式的适用性;最后编制程序对箱梁包括卸载过程在内的全过程受力性能进行了参数分析。结果表明:ACI 318M-05,CEB-FIP MC90规范基本能反映箱梁正常使用极限状态下的变形性能;GB 50010—2002,TB 10002.3—2005规范基本能反映预应力混凝土足尺模型箱梁的裂缝特性;预应力筋的配筋率、张拉系数及预应力度对箱梁的延性影响较为明显。

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钢管微膨胀混凝土轴压短柱长期变形研究

王玉银,耿悦,张素梅

中国公路学报. 2011, 24(6): 57-63.

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针对钢管混凝土拱桥中普遍采用的钢管微膨胀高性能混凝土,考虑轴压比、加载龄期等因素的影响,进行了圆钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形试验研究。采用逐步积分法,将5种不同混凝土收缩、徐变模型进行适当修正,应用于钢管微膨胀混凝土轴心受压短柱的长期变形分析,并将分析结果与试验结果进行对比。分析了含钢率、加载龄期、持荷时间、混凝土强度等因素对钢管微膨胀混凝土构件长期静力性能的影响。研究结果表明:修正后的EC2,MC90及AFREM模型在分析加载龄期不超过28 d的钢管微膨胀混凝土构件在轴向荷载作用下的长期变形性能时具有较高的精度;核心混凝土时效作用对钢管微膨胀混凝土构件长期静力响应的影响显著。

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预应力管道压浆质量无损检测方法

周先雁,王智丰,晏班夫

中国公路学报. 2011, 24(6): 64-71.

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为了准确评价后张法预应力混凝土结构管道内部的压浆质量,对实际压浆过程中可能出现的缺陷做出定性与定量分析,采用冲击回波法并结合小波神经网络进行无损检测研究。利用管道内置的软泡沫来模拟实际压浆体缺陷开展模型试验,在此基础上通过小波分析探讨冲击回波响应和管道压浆质量之间的关系,并提取测试信号对缺陷敏感的特征向量,创建一个单隐层的BP神经网络对预应力管道的压浆质量进行诊断。最后结合实际工程现场试验,完善智能评价系统。研究结果表明:经过训练、测试的3层BP神经网络具有很好的抗噪性能,在5 dB噪声干扰下能够稳定和较准确地识别出缺陷大小,且诊断误差很小;实际工程的现场测试进一步验证了该方法的有效性。

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电化学除氯后钢筋混凝土桥墩的抗震性能

郭育霞,贡金鑫

中国公路学报. 2011, 24(6): 72-79.

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针对电化学除氯后钢筋与混凝土之间的粘结退化可能引起结构构件抗震性能劣化的状况,通过低周反复荷载试验,对混凝土桥墩电化学除氯处理后的抗震性能进行试验研究,分析试验构件的破坏特征、滞回曲线、耗能、骨架曲线和刚度退化的变化情况。研究结果表明:钢筋混凝土桥墩经电化学处理后,在反复荷载作用下,其破坏形式可能由弯曲破坏转化为弯曲-粘结破坏,滞回曲线由丰满变得干瘪,耗能能力降低,峰值后试件的承载力下降,刚度降低;在利用电化学除氯的优势延长钢筋混凝土结构使用寿命的同时,需要最大限度地降低电化学除氯带来的不利作用。

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高烈度地震区连拱隧道洞口段抗震措施研究

王峥峥,王正松,高波

中国公路学报. 2011, 24(6): 80-85.

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以中国西南高烈度地震区某拟建连拱隧道为背景,提出隧道洞口段2种全环注浆抗震加固方案,即全环间隔注浆和全环接触注浆;并采用三维数值模拟对不同注浆形式和注浆厚度进行了研究。结果表明:连拱隧道全环注浆2种加固形式均能有效减小隧道-围岩系统的动力相互作用,从而提高隧道整体抗震性能;其中全环接触注浆效果最优,全环间隔注浆效果次之,局部注浆效果不明显;全环接触注浆厚度增大到0.5倍开挖宽度以后,注浆效果几乎不变。研究结论对公路隧道抗震设计、施工有一定参考价值。

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基于出行规律的高峰小时客流OD矩阵快速估算方法

陈群,关函非,晏克非

中国公路学报. 2011, 24(6): 86-90.

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为了快速准确地计算城市交通高峰小时客流OD矩阵,提出一种简单易行的推算方法。该方法近似认为城市出行均为由家出行,从而将交通产生-吸引矩阵分解为一个由家出发的OD矩阵和一个返回家里的OD矩阵,通过调查交通高峰小时系数,将由家出发的OD矩阵与返回家里的OD矩阵按一定比例进行叠加即得到高峰小时客流OD矩阵,并应用该方法进行了算例分析。结果表明:该方法简单易行,抓住了出行的主要规律,可省去大规模的调查,具有一定的科学性与准确性,在潍坊市滨海交通客流规模预测研究中得到了较好的应用。

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基于短连线的过饱和信号交叉口最大延误模型

刘岩,王殿海,左忠义

中国公路学报. 2011, 24(6): 91-95.

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为了解决过饱和状态下短连线的信号交叉口路段长度对延误影响的问题,推导出了基于短连线的过饱和信号交叉口最大延误模型。首先分析经典延误模型的盲区:在连接短连线信号交叉口车辆排队长度达到路段长度后,排队车辆就不能再增加;然后利用排队长度与延误关系推导出适用于该状态下的延误模型,并且提出当短连线相连2个交叉口信号相位差为0时所计算出来的延误是最大延误;最后通过算例对比了提出的延误模型与定数理论延误模型。结果表明:路段长度限制对于过饱和状态下连接短连线的信号交叉口延误的计算有很大影响,所提出的方法能够有效解决这一问题。

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基于成像模型的车道线检测与跟踪方法

陈龙,李清泉,毛庆洲

中国公路学报. 2011, 24(6): 96-102.

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针对结构化道路上存在非车道线标记干扰的情况,提出一种基于成像模型的线扫描车道线检测及跟踪方法。检测算法中首先对路面图像进行形态学高帽变换预处理,然后建立前方道路图像的成像模型,将图像坐标系中车道参数和世界坐标系中实际车道参数对应,对图像进行初扫描,利用边缘贡献函数及RANSAC算法选取最确定线后,以此线为标准进行二次扫描,得到边缘点后统计边缘贡献函数局部最大值并拟合成直线车道线。跟踪算法中运用Kalman滤波器预测车道线区域,并提取符合标准的控制点拟合成模型为B样条的车道线。试验结果表明:该方法能够快速准确地在复杂环境中提取多个车道线,尤其对存在非车道线道路标记干扰的情况有显著效果。

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基于Logistic回归的驾驶人跟车危险认知模型

林庆峰,成波

中国公路学报. 2011, 24(6): 103-108.

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为探索紧急情况下驾驶人跟车危险认知机理,利用图像式汽车行驶记录仪在中国首次开展了大规模的交通冲突调查,基于采集的实际交通环境下的追尾冲突数据,分析了驾驶人制动操作与驾驶人安全和危险状态判断之间的关系,提出了基于Logistic回归的驾驶人跟车危险认知模型。研究结果表明:车头时距和碰撞时间是影响驾驶人跟车危险判断的重要参数;经模型的拟合优度和预测准确性检验,提出的模型在城市交通环境下具有较好的适用性。

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基于随机过程的服务区停车位数计算方法

蒋贵川,石可

中国公路学报. 2011, 24(6): 109-115.

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基于交通流理论,以随机过程分析为手段,从车辆和道路使用者对各种服务的需求周期性出发,讨论了不同类型服务高峰小时的成因,从机制上解释了服务区高峰小时停留率的形成模式,得出了服务区停车位数与服务区路网布局之间的定量关系,提供了实际路网的服务区停车位数计算方法,并通过算例与日本规范的计算方法进行比较。结果表明:提出的计算方法体现了服务设施间距等因素对服务区停车位数的影响,对服务区高峰小时停留率以及停车位规模计算方法进行了改进;计算结果与日本规范中的计算结果一致。

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车轮偏心对转向盘摆振的影响分析

姚运仕,马芳武,冯忠绪,王海林,赵福全

中国公路学报. 2011, 24(6): 116-120.

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为了提升整车操纵稳定性和舒适性,采用理论分析和实车试验相结合的方法探讨了车轮偏心对转向盘摆振的影响。从理论上分析了车轮偏心引起的激振力和车轮动不平衡对转向盘摆振的贡献;以某B级车为研究对象,进行了多个因素的对比试验。结果表明:调整车轮动平衡对转向盘摆振稍有影响,调整下摆臂后衬套也有一定影响,但都不能明显减小振动加速度幅值;调整车轮偏心对转向盘摆振有显著影响,调整车轮偏心后,振动加速度幅值减小了近2倍;车轮偏心比动不平衡对转向盘摆振的影响更大,通过调整车轮安装定位方式消除安装偏心,对转向盘摆振现象的改进效果明显。

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重型混联式混合动力车辆换挡品质控制参数设计与优化

王伟达,项昌乐,刘辉,张华

中国公路学报. 2011, 24(6): 121-126.

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在重型混联式混合动力车辆换挡过程对发动机和电机进行主动调速的品质控制基础上,针对影响控制品质的换挡操作元件(离合器或制动器)充放油缓冲特性与充放油速率等参数进行了设计,以换挡品质评价指标为优化目标,对缓冲充油速率与接合速差等关键换挡品质控制参数进行了多目标优化。结果表明:研究得到的控制参数使换挡品质大幅提高,符合换挡品质指标要求;研究得到的参数设计与优化方法正确、有效。

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2011年, 第24卷, 第6期　刊出日期：2011-11-01

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