中国公路学报

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中国桥梁工程学术研究综述·2014

《中国公路学报》编辑部

中国公路学报. 2014, 27(5): 1-96.

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为了促进中国桥梁工程学科的发展，系统梳理了各国桥梁工程领域（包括高性能材料、桥梁作用及分析、桥梁设计理论、钢桥及组合结构桥梁、桥梁防灾减灾、桥梁基础工程、桥梁监测、评估及加固等）的学术研究现状、热点前沿、存在问题、具体对策及发展前景。首先在总结了中国桥梁工程建设成就的同时对未来桥梁工程的发展趋势进行了展望；然后分别对上述桥梁工程领域各方面的内容进行了细化和疏理：高性能材料方面重点分析了超高性能混凝土（UHPC）和CFRP材料，桥梁作用方面分析了车辆荷载和温度，钢桥及组合结构桥梁方面分析了钢桥抗疲劳设计与维护技术和钢-混凝土组合桥梁，桥梁防灾减灾方面分析了抗震、抗风、抗火、抗爆和船撞及多场、多灾害耦合；最后对无缝桥、桥面铺装、斜拉桥施工过程力学特性及施工控制、计算机技术对桥梁工程的冲击进行了剖析，以期对桥梁工程学科的学术研究提供新的视角和基础资料。

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双向增强复合地基土工格室加筋体变形分析

赵明华, 刘猛, 龙军, 张玲

中国公路学报. 2014, 27(5): 97-104,124.

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为解决现有梁、板法不能同时考虑桩土差异刚度、布桩形式以及摩阻效应对土工格室加筋体变形影响的问题，将单桩影响范围内的土工格室视为受上部荷载、水平摩阻力及桩土支撑力共同作用下的弹性圆薄板，并基于Winkler假定考虑了土工格室与桩土加固区的变形协调；根据单元体静力平衡建立了考虑水平摩阻效应的格室体挠曲变形控制微分方程，利用Bessel复变函数构造出不同条件下的挠度解析表达式，在此基础上得到了双向增强复合地基网下桩土应力比、沉降及桩土差异沉降的计算公式；采用室内试验对该方法进行了验证，并在此基础上利用该方法探讨分析了格室加筋体的复合弹性模量、水平摩阻系数、桩土刚度比等因素对双向增强复合地基网下桩土应力比和沉降的影响。研究结果表明：与实测值的对比结果显示该方法具有可行性；摩阻效应对桩土差异沉降影响较大，且在桩土刚度较大或加筋体复合弹性模量较小时，摩阻效应对桩土应力比、沉降影响亦十分显著。

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刚性桩复合地基垫层破坏机理研究

朱小军, 赵学亮, 龚维明, 徐国平, 闫峭

中国公路学报. 2014, 27(5): 105-111.

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为了研究垫层与刚性桩相互作用破坏机理，通过钢化玻璃模型箱进行了刚性桩复合地基模型试验，利用先进的数字照相量测技术处理桩顶垫层土体颗粒的变形场，对在加载过程中垫层土体颗粒的位移场进行全面观测与分析，并且开发二维离散元方法颗粒流程序对刚性桩复合地基垫层破坏机理进行了模拟，将数值分析结果与室内模型试验结果进行了对比；根据模型试验与数值模拟结果提出了刚性桩复合地基垫层土体的破坏模式，利用塑性平衡理论推导出垫层破坏时桩顶应力、桩间土应力及桩土应力比的求解公式，并将理论公式求解结果与试验数据进行了对比。结果表明：桩顶应力的理论计算值与试验数据吻合较好，可满足工程精度要求；垫层破坏模式的建立对于刚性桩复合地基垫层受力机理的揭示具有一定参考价值。

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基于光纤光栅传感技术的沥青路面压实监测

谭忆秋, 王海朋, 马韶军, 纪伦, 邵显智

中国公路学报. 2014, 27(5): 112-117.

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为了有效控制沥青路面的压实质量，进行了沥青路面压实监测研究。将光纤光栅传感器植入复合式车辙板试件中，监测车辙试件成型过程中的应变响应，分析应变响应变化与压实次数的关系，实现沥青混合料压实过程分析；采用车辙仪对不同压实次数车辙试件进行加载，分析应变响应规律，以判断混合料的压实程度。结果表明：车辙板成型时，当碾压至第19次时，光纤光栅传感器应变变化开始趋于平缓，此时混合料的压实度基本达到了规范要求，采用光纤光栅应变传感器进行压实过程监测具有可行性；相同温度下，对不同压实度的车辙板试件进行荷载试验产生的应变响应随着压实度增加而减小，其变化趋势与成型过程中对应压实次数下的应变变化趋势一致。

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基于赫兹接触理论的桥墩局部冲刷防护石块起动简化公式

江胜华, 周智, 欧进萍

中国公路学报. 2014, 27(5): 118-124.

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为了在理论上研究桥墩局部冲刷防护石块的起动，通过简化三维马蹄形旋涡研究了墩前和墩侧的桥墩局部河床底部流速，采用赫兹接触理论分析石块的运动，提出了冲刷防护石块起动的简化实用公式，并与经验公式和实际工程进行比较。研究结果表明：墩侧河床底部流速远大于墩前；当行近流速小于4 m·s^-1时，可采用抛石防护，抛石直径不大于0.9 m，质量在1 t以下；当行近流速大于4 m·s^-1时，建议采用其他冲刷防护措施；提出的简化公式与经验公式和实际防护工程基本一致。

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基于布拉格光栅传感器的桥墩基础冲刷动态监测试验

熊文, CAI C S, 叶见曙

中国公路学报. 2014, 27(5): 125-130.

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为长期有效监测桥墩基础冲刷作用，基于露出河床的布拉格光栅传感器（FBG传感器）的不同相对位置以及对水流力和结构弯曲的波长变化，提出了一种新的桥墩冲刷动态监测方法；详细介绍了其工作原理，并给出基于该工作原理的监测设计方案，同时介绍了监测设备的制作步骤和设备保护措施设计；按照所提出的监测原理以及监测设备，采用足尺试验模型于实验室水槽中进行基础冲刷模拟试验，模拟了监测冲刷和冲刷回填全过程。结果表明：通过对2次典型试验工况结果的数据分析，证明FBG传感器可实现长期实时监测桥墩冲刷发展和冲刷后河床回填的全过程，为今后实际工程中的桥墩基础冲刷长期实时监测提供理论依据；该监测设备耐久性高，数据准确稳定，不受外界因素（如极端天气）干扰，具备良好的野外应用可行性与优越性。

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单伸缩缝桥梁连续配筋接线路面温度效应

赵怡彬, 邵旭东, 马竞, 马永春

中国公路学报. 2014, 27(5): 131-140.

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为扩大全无缝桥梁的使用范围，提出一种适用于桥长小于300 m的桥梁形式——单伸缩缝桥梁。接线路面是单伸缩缝桥梁中吸纳主梁温度变形的重要构件，基于混凝土粘结-滑移理论，推导了温降作用下接线路面的应力及裂缝宽度计算公式，同时开展了模拟温降作用的足尺模型试验。研究结果表明：混凝土应力的理论计算值略大于试验值，最大相对误差为-6.88%，理论计算值能较准确地反映实际受力状况；接线路面的裂缝均出现在锯缝处，最大裂缝宽度为0.262 mm，远小于容许值0.5 mm，接线路面有较好的吸纳变形能力；接线路面混凝土上、下表面存在应力差，最大应力差为0.188 MPa，设计时推荐采用分节段配筋的方法。

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近场爆炸时混凝土桥梁压力场与响应分析

胡志坚, 唐杏红, 方建桥

中国公路学报. 2014, 27(5): 141-147,157.

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为研究近场爆炸条件下混凝土桥梁的力学响应，基于爆炸基本理论，采用数值仿真方法，开展不同比例距离、桥面爆炸、桥下爆炸等近场爆炸条件下混凝土桥梁的压力场分布研究，并通过具体的实桥分析验证研究成果的有效性。研究结果表明：在装药量或装药距离相同条件下，比例距离变小，超压峰值将显著增大，装药的缩尺会存在明显的畸变效应；桥梁下方爆炸时梁肋间冲击波多次反射作用和密闭空间约束效应明显，且越接近翼板部位，冲击波的封闭效应越显著；车载炸药在桥面上方爆炸时车体钢板对冲击波传播的阻挡效应非常明显，进而可能使桥面板出现剪切破坏、弯剪破坏、弯曲破坏或直剪破坏等破坏区域。

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信号控制交叉口通行能力计算方法研究综述

杨晓光, 赵靖, 马万经, 白玉

中国公路学报. 2014, 27(5): 148-157.

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为给规划、设计、管理等各阶段提供科学的道路通行能力计算方法，通过对各国大量道路通行能力研究文献的分析，重点综述了以往通行能力研究的代表性领域“信号控制交叉口通行能力”的成果。饱和流率和有效绿信比是通行能力估算的2个关键参数：对饱和流率从其模型形式、实测方法、基本饱和流率和各项修正参数的确定方法等进行了综述；对有效绿信比的确定，针对定时和感应2种主要信号控制模式，阐述了绿信比的影响因素、计算方法及模型。最后结合信号控制交叉口通行能力研究需求和条件变化及中国在该研究领域中所需解决的特殊问题，探讨了信号控制交叉口通行能力的研究发展方向。结果表明：目前的信号交叉口通行能力研究缺乏对交叉口上、下游条件的考虑，关于饱和流率在波动、复杂通行环境及提供信息条件下的通行能力计算及其不确定性分析是未来研究的方向。

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基于信息熵的公交优先线控系统相位差优化模型

魏华, 马荣国, 吕斌, 赵跃峰, 王磊

中国公路学报. 2014, 27(5): 158-163.

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为了实现公交线控最优化，在分析已有公交优先条件下线控系统相位差优化方法局限性的基础上，考虑社会车辆和公交车辆行驶车速的随机特性，将行程时间、人均延误、公交车延误、社会车延误、公交车排队和社会车排队作为线控系统运行评价指标，利用信息熵理论和多属性综合决策方法设计了线控系统相位差优化算法。最后将该算法应用于某线控系统相位差优化，利用Simio进行了仿真与结果分析。结果表明：所设计的相位差优化方法有效、可行，能获得相对较优的相位方案；在相位差的设置过程中应综合考虑各方向和各路段的车流运行特征，不同车流路段行程车速的随机特性是相位差设置的显著影响因素。

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密集城镇群客流分布双层最大熵模型

伍拾煤, 裴玉龙, 程国柱

中国公路学报. 2014, 27(5): 164-170.

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为了满足密集城镇群客流分布预测的需求，为密集城镇群规划及建设提供更加合理的参考，结合密集城镇群客流分布预测对应的研究区域空间跨度较大的特点，将研究区域分为市区、市区外区域2个层级，分别进行交通小区划分。采用适用性较广的最大熵模型进行客流分布预测，同时考虑到空间距离对密集城镇群客流分布的影响权重较大，借鉴重力分布模型的思想，引入广义出行费用反映交通阻抗，对最大熵模型进行修正；并分别从市区、市域2个层级构建双层最大熵模型。采用双层最大熵模型对东莞市2020年客流分布进行了预测。预测结果表明：双层最大熵模型能够减少空间范围过大的不利影响，同时双层最大熵模型相对独立，可以互为补充，更加适用于密集城镇群的客流分布预测。

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电动汽车用永磁同步电机高效快响应控制策略

龚贤武, 马建, 徐淑芬, 汪贵平

中国公路学报. 2014, 27(5): 171-176,182.

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为提高电动汽车电驱动系统的效率和动态响应速度，提出一种适用于电动汽车用永磁同步电机高效快响应集成控制策略。在系统稳态时通过搜索电机最小功率损耗下的最优定子励磁电流而获得更高的效率，采用最小损耗数学模型估算最优励磁电流以加快搜索速度，进而采用模糊逻辑自适应地进行效率优化搜索寻优，同时引入转矩补偿以解决搜索过程的转矩脉动问题。当负载转矩或转速给定发生突变时，切换到瞬态快速动态响应电流分配控制策略，以提高系统动态响应速度，并开发基于TMS320F2812的永磁同步电机高效快响应集成控制系统。研究结果表明：与电机矢量控制方案相比，高效快响应控制策略下的电机动态响应速度和系统效率都有明显提高。

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汽车纵向集成控制系统的路面识别方法

裴晓飞, 刘昭度, 齐志权

中国公路学报. 2014, 27(5): 177-182.

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为研究汽车纵向动力学控制中的路面识别问题，提出了一种适应全工况的分级路面附着估计方法。在正常行驶工况下，通过对轮胎纵滑刚度C_s的估算与校验，实现高附着路面与低附着路面的辨别；在ABS制动工况和ASR驱动工况下，通过比较路面附着系数估算值与其在不同路面下模型参考值之间的匹配程度，并且基于可信度阈值校验综合确定最终的路面类型；在此基础上，通过实车试验对纵向路面识别方法进行评价与验证。结果表明：所提出的路面识别方法对于不同直行工况、不同附着条件的路面均具有较好的实时性和有效性。

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自卸车双发动机液压机械复合传动系统

林通, 赵超杰, 焦生杰

中国公路学报. 2014, 27(5): 183-190.

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为了解决传统重型矿用自卸车驱动系统机械设计制造难题，在对多种矿用自卸车行走系统传动方案对比分析的基础上，采用理论分析与计算机仿真方法，研究了一种采用双发动机的液压机械复合传动矿用自卸车行走系统传动方案。建立了双发动机液压机械复合行走驱动系统模型，研究了其行走控制策略，并对矿用自卸车的起步与同步性能进行了仿真验证。结果表明：设计方案及控制策略能够满足90 t矿用自卸车行走驱动需求，且设计制造难度低于现有矿用自卸车行走系统，为经济实用型传动系统的商品化奠定了理论基础。

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2014年, 第27卷, 第5期　刊出日期：2014-05-20

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