中国公路学报

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李顺群, 张来栋, 夏锦红, 孔德志

中国公路学报. 2014, 27(11): 1-10.

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为建立原状土的结构性模型,对土的初始应力及其在形成土材料过程中的作用进行了研究,并在分析常规Mohr-Coulomb准则适用性的基础上对该准则进行了修正和改进。基于土的诸多属性均依赖于其特定的结构性并最终依赖于对应的初始应力这一客观现实,给出了加(卸)载比的概念,并建立了能反映初始应力和增量应力的修正Mohr-Coulomb强度屈服准则。在此基础上,进一步给出了Pisa原状软粘土和九州火山灰撒砂法试样2种结构性土真三轴试验的各向异性屈服模型。结果表明:基于初始应力和增量应力的修正Mohr-Coulomb屈服准则以初始应力线而不是等倾线为轴线,修正准则能合理反映原状土的结构性和各向异性,且与试验结果吻合较好。

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低温下沥青混合料的中间主应力效应

关宏信, 李连友, 杨慧游, 刘浩, 罗增杰

中国公路学报. 2014, 27(11): 11-16,45.

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为了明确中间主应力对沥青混合料强度的影响,利用自主开发的能实现三向独立加载的简易真三轴试验设备,对3种沥青混合料开展了-10 ℃下的三向压缩强度试验,包括不同温度和加载速率下的强度试验,中间主应力在最大主应力和最小主应力之间变化时的强度试验,以及2个方向压力相等条件下的强度试验。结果表明:随着侧压的增加,沥青混合料的强度包络线逐渐弯曲;当中间主应力从最大主应力逐渐变化到最小主应力时,沥青混合料的破坏强度先增加后减小;同一π平面上的强度试验点离摩尔-库伦准则轮廓线较远,离双剪强度理论轮廓线较近;中间主应力对沥青混合料的强度有显著影响,建议采用能够反映中间主应力影响的强度理论来表征沥青混合料的破坏准则。

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Tourmaline改性沥青及其混合料热拌减排性能

王朝辉, 李彦伟, 葛娟, 王鹏, 石鑫

中国公路学报. 2014, 27(11): 17-24.

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为解决沥青混合料生产使用过程中的污染问题,选用Tourmaline对沥青进行改性。采用自组装气体收集设备,从沥青种类、加热时间、沥青用量和搅拌速率4个方面确定沥青烟测试的最佳试验方案;在此基础上,全面研究Tourmaline类型、掺量对沥青烟浓度的影响规律,并进一步对热拌减排机理及Tourmaline改性沥青混合料的路用性能进行研究;最后通过拌和楼及试验路排放检测,对比测试了普通改性沥青混合料与Tourmaline改性沥青混合料的沥青烟排放情况。结果表明:Tourmaline对沥青及其混合料的拌和具有显著的减排功效;Tourmaline改性沥青电性能良好,在受到压力或者温度作用下释放的电荷可以吸附沥青烟、粉尘等污染物;Tourmaline的添加能够显著改善沥青混合料的路用性能;拌和楼及试验路排放检测证明Tourmaline改性沥青混合料的热拌减排功效显著。

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基于路面摩擦因数的冬季典型路面状态识别模型

汤筠筠, 郭忠印, 李长城, 辛欣, 韩晖

中国公路学报. 2014, 27(11): 25-30.

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为了能够有效利用现有公路养护和管理车辆,提出了基于路面摩擦因数的冬季典型路面状态监测方法。通过使用横向力摩擦因数测试仪采集连续路面摩擦因数,挖掘冬季路面摩擦因数与路面状态之间的深度对应关系,确定模型的主要计算参数;基于四分位动态差分法和线性回归法构建了路面摩擦因数与冬季典型路面状态的关系模型,并利用情形分析关联表法对该模型识别路面状态的准确性进行了验证。研究结果表明:所提出的基于路面摩擦因数的冬季典型路面状态识别的整体准确性能够达到75%以上,识别精度满足业务需求,可以实现对全路线乃至整个路网的冬季典型路面状态连续、快速、精确的监测和识别。

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圆钢管再生混凝土构件抗侧向冲击性能试验

杨有福, 张智成

中国公路学报. 2014, 27(11): 31-38.

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为了给钢管混凝土拱桥的设计与施工提供参考,针对钢管混凝土拱桥中可以采用的钢管再生混凝土,考虑再生混凝土粗骨料取代率、落锤高度和轴压荷载等因素的影响,进行了侧向冲击荷载作用下两端嵌固圆钢管再生混凝土构件的试验研究。考察了再生混凝土粗骨料取代率、量纲一的初始动能和轴压比对圆钢管再生混凝土构件抗侧向冲击性能的影响,并比较其与圆钢管普通混凝土构件的差异。研究结果表明:侧向冲击荷载作用下圆钢管再生混凝土构件具有较好的力学性能;试件的最终形状呈"V"字形,且跨中残余位移随量纲一的初始动能的增加而显著增大。

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钢-混凝土组合桥面板滑移及掀起效应研究

占玉林, 宋瑞年, 赵人达, 牟廷敏, MA Z J

中国公路学报. 2014, 27(11): 39-45.

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为了研究钢-混凝土组合桥面板的混凝土开裂、钢与混凝土界面之间的滑移及掀起效应,设计了采用开孔钢板剪力连接件的钢-混凝土组合桥面板试验构件,并进行了负弯矩作用下的全过程试验研究。引入光纤光栅测试技术,完成了试验构件的滑移、掀起及开裂等的测试;采用有限元方法建立了试验构件的数值仿真模型,并将计算结果与试验结果进行了对比分析。研究结果表明:光纤光栅传感器能较准确地观测到开裂荷载,且与应变片测试结果吻合较好;对于普通应变片难以观测的滑移和掀起效应,光纤光栅传感器均表现出较强的优越性。

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焰流效应下混凝土空心薄壁墩热力耦合形差与层剥分析

张岗, 贺拴海

中国公路学报. 2014, 27(11): 46-54.

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为了明确火灾后混凝土薄壁墩的爆裂机理,考虑流固体间的高温压力差、质量元结晶水的影响,进行了不同流速下混凝土空心薄壁墩的时空形差研究,采用热力耦合法和有限元法,给出了焰流效应下混凝土空心薄壁墩热力学模型,设计了焰流效应力学工况,分析了焰流效应下迎火面混凝土层剥机理。研究结果表明:无流速状态下混凝土空心薄壁墩迎、背火面墩顶竖向变形随延火时间呈非线性变化;随荷载比增大,迎火面墩顶火温与荷载的叠加变形曲线回至空载高度的延火时间逐渐向后推移,至延火终时的上抛值逐渐减小,背火面墩顶荷载变形由延火初时至终时的下降幅度有所增大;随气流流速增大,迎火面墩顶火温与荷载的叠加变形曲线回至空载高度的延火时间相对应各荷载比有所提前,至延火终时的上抛值有所减小,受背火部位墩身反向变形和迎火面材料高温劣化的双重影响,迎火面混凝土沿外层纵向钢筋产生竖直分层剥离;气流流速大小对空心薄壁墩迎、背火面形差及迎火面混凝土层剥影响显著。

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胶层厚度对预应力CFRP加固混凝土梁粘结应力的影响试验

钟正强, 喻奕, 刘波

中国公路学报. 2014, 27(11): 55-62.

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为给预应力碳纤维增强复合材料(CFRP)板材加固混凝土梁的设计与施工提供参考,在不同胶层粘结厚度下,进行预应力CFRP板材加固混凝土梁放张过程中界面应变变化规律及界面粘结应力影响的试验研究。加固试验中,试件初始应力分别为板材极限承载能力的10%,20%,30%,胶层粘结厚度分别为2,4,6 mm。通过对试验数据进行数值回归得到了不同胶层粘结厚度的CFRP板材界面粘结应力-放张力计算式。结果表明:CFRP板材界面应变沿板端向跨中逐渐增大,当达到一定粘结长度时应变趋于稳定,且与初始应变接近;胶层粘结厚度为4 mm最为合适。

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基于断裂力学的CFRP加固桥梁疲劳裂纹扩展研究

李明, 朱浮声, 赵云鹏

中国公路学报. 2014, 27(11): 63-68.

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在线性渐进叠加假定的基础上,对碳纤维增强复合材料(CFRP)加固钢筋混凝土桥梁的疲劳裂纹扩展速率进行理论分析,在裂纹扩展模型表达式的基础上,通过分析三点弯曲梁应力强度因子与等效裂缝长度之间的关系,求得裂纹扩展速率,进而对CFRP加固桥梁的疲劳寿命进行预估算研究;同时进行了CFRP加固桥梁疲劳裂纹扩展试验研究,通过单、双层CFRP加固试验梁沿布长方向的应变累积分析,阐述了荷载作用下加固梁裂纹扩展速率和扩展行为。结果表明:加固梁在疲劳荷载作用下,CFRP充分发挥了其抗疲劳特性;从理论计算结果与试验值对比情况看,CFRP加固钢筋混凝土桥梁疲劳寿命估算理论计算方法误差较小,满足实际需求。

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开孔板连接件初期抗剪刚度试验

郑双杰, 刘玉擎

中国公路学报. 2014, 27(11): 69-75.

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为建立组合结构桥梁使用的开孔板连接件抗剪刚度计算方法,以开孔板孔径、混凝土强度和弹性模量及孔中钢筋直径、强度和弹性模量等为变化参数,进行了60个模型试件的抗剪刚度试验;分析各试件剪力-相对滑移曲线的切线与割线的斜率比值变化,提出了以相对滑移0.2 mm对应的割线斜率为开孔板连接件抗剪刚度的取值方法;采用弹性地基梁法分析了孔中混凝土及钢筋的抗剪机理,推导了开孔板连接件抗剪刚度的理论计算表达式;基于理论分析和123个模型试验提出了开孔板连接件抗剪刚度的计算式。研究结果表明:计算式反映了孔中混凝土、孔中钢筋及其对混凝土约束的作用,物理意义明确,可用于钢-混凝土组合结构考虑结合面开孔板连接件作用的计算分析。

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钢-混组合梁温度及收缩效应分析的电算方法

阴存欣

中国公路学报. 2014, 27(11): 76-83.

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为了便于运用计算机求解钢-混组合梁在温度和收缩作用下的效应,通过引入几何约束关系、本构关系和平衡条件,对换算截面进行积分,得出了等效温度作用下组合截面的自应力及单元超静定等效荷载;导出了基于换算截面非线性温度梯度的电算方法,并从理论上证明了其和叠加方法、微分方程方法等方法之间的关联性;分析了滑移对钢-混组合梁受力的影响。结果表明:换算截面电算方法不仅能用于静定组合梁分析,也可用于超静定组合梁的分析;应用该方法编制的程序可对简支组合梁和连续组合梁结构进行计算分析;滑移对组合梁受力的影响大小与叠合面剪切刚度相关。

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考虑心理潜变量的出行方式选择行为模型

景鹏, 隽志才, 查奇芬

中国公路学报. 2014, 27(11): 84-92,108.

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为系统考虑心理因素对出行方式选择行为的影响,以计划行为理论为框架整合了对通勤方式选择行为具有影响的各种心理因素,分别对摩托车、公交车和小汽车构建了3种多指标多原因模型,估计模型参数后预测心理影响潜变量的拟合值,作为解释自变量加入到传统的条件Logit模型中形成了混合选择模型。采用实证数据分别以公交车和小汽车作为效用基础项估计并比较了传统离散选择模型和混合选择模型中各参数影响的异同,最后利用月收入的变动检验了2个模型的预测能力。结果表明:不是所有的心理影响潜变量都对通勤方式选择行为有显著性影响,混合选择模型比传统不带潜变量的选择模型对实证数据具有更高的拟合度,其预测值也更为稳健。

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信号交叉口集聚车辆跟驰模型

于少伟, 史忠科

中国公路学报. 2014, 27(11): 93-100.

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为验证优化速度模型和广义力模型在模拟信号交叉口停车跟驰行为方面的适应性,在试验分析基础上提出考虑信号灯作用的跟驰模型,分别基于现有优化速度模型和广义力模型构建模拟系统对信号交叉口的停车跟驰行为进行仿真,分析其存在的问题及原因;采用实测数据标定广义力模型的参数,分析标定后模型的适应性;通过试验分析构建信号交叉口停车跟驰模型需考虑的因素并构建1个新的跟驰模型。结果表明:现有优化速度模型不适合描述信号交叉口的停车跟驰行为;重新标定的广义力模型仍存在倒车问题;新提出的跟驰模型能够避免倒车问题且能够很好地拟合实测数据。

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公路行车驾驶失误率计算方法及其简化研究

胡立伟, 孙亚南, 祁首铭, 李耀平, 王磊

中国公路学报. 2014, 27(11): 101-108.

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为了定量分析驾驶人的驾驶失误,为公路交通安全评价提供理论及模型支撑,采用定量与定性相结合的研究方法,在分析各国相关研究成果的基础上,提出了公路行车驾驶人驾驶失误率计算方法及其简化算法。以人因失误理论为基础,构建了公路行车驾驶人驾驶差错率模型;依据驾驶差错到驾驶失误演变理论,定义驾驶失误率为未被纠正的那部分驾驶差错,提出驾驶差错的纠正度和差错度的概念,据此构建驾驶失误率模型,并根据公路交通条件及安全特性,提出了驾驶失误率的简化算法。结果表明:所提出的计算方法具有可行性,对提高公路交通系统安全水平、服务能力和运行效率具有一定的理论意义和实用价值。

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汽车电磁-液压复合制动技术研究进展

何仁, 刘学军, 刘存香

中国公路学报. 2014, 27(11): 109-119.

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为了促进汽车电磁-液压复合制动技术朝着更加安全、高效与环保的方向发展,从系统的工作原理、结构集成、数学模型、控制策略及仿真研究等方面综述了电磁-液压复合制动技术的研究进展。对比讨论了有关研究成果的异同及创新之处,探讨了电磁-液压复合制动系统的关键技术和研究趋势。结果表明:电磁-液压复合制动系统能够有效解决传统液压制动系统存在的响应速度慢、制动热衰退等问题,可提高汽车制动的可控性与安全性;结构集成、主动安全系统开发、制动能量分配与回馈、实车适配与道路试验等关键技术的研究是实现电磁液压复合制动技术商业推广的基础。

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动力总成试验台架动态模拟技术

李文礼, 石晓辉, 柯坚, 郭栋, 易鹏

中国公路学报. 2014, 27(11): 120-126.

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为了在动力总成试验台架上动态模拟车辆在实际道路上的负载,建立了基于车辆实际运行工况的纵向动力学模型和台架系统动力学模型,计算出整车等效到主动车轮的惯量,辨识了台架系统传递函数,分析了基于逆动力学模型和前馈模型转速跟踪的2种控制方法,设计了基于前向模型的转速跟踪模型台架动态模拟控制算法。结果表明:在动力总成台架动态模拟控制中,利用前馈模型转速跟踪控制方法具有较高精度和较快响应速度,能够达到动态模拟实车工况负载的目的。

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2014年, 第27卷, 第11期　刊出日期：2014-11-20

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