2014年, 第27卷, 第8期 刊出日期:2014-08-20
  

  • 全选
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    道路工程
  • 刘松玉, 张涛, 蔡国军, 李军海, 接道波
    中国公路学报. 2014, 27(8): 1-10.
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    为了明确生物能源副产品木质素在道路工程土体加固领域的研究现状,根据国内外大量文献中有关木质素加固土体的相关报道,对木质素与土体之间的相互作用机理进行了综述,并对比了各种固化机理模型,总结了国内外评价木质素加固土性能的方法和相关典型室内试验结果,同时论述了木质素加固土的抗侵蚀特性,归纳了木质素加固土抗侵蚀特性的室内试验方法。分析结果表明:生物能源副产品木质素是一种具有工程应用前景的土体固化添加剂,具有环境友好、成本低廉等特点;木质素加固土在力学特性和抗侵蚀特性等方面均表现优越;木质素与土体的相互作用机理和加固土的耐久性能仍需要进一步试验研究与验证;关于木质素加固土的现场施工工艺和效果评价尚缺少相关研究,有待开展此方面的研究工作。
  • 陈静云, 孙依人, 张岩, 徐辉, 徐以恒
    中国公路学报. 2014, 27(8): 11-16.
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    为了更好地分析沥青混合料的动态粘弹性行为,描述了一种基于Havriliak-Negami(HN)模型的模拟方法。利用3种不同类型的沥青混合料复数模量试验数据对该方法的有效性进行了说明,并将结果与Sigmoidal方法的计算结果进行了比较分析。结果表明:该方法克服了Sigmoidal方法模拟沥青混合料动态粘弹性行为的3个主要缺点,HN模型提供了一个非对称的拐点,能模拟更为复杂的非对称动态粘弹性行为;不同粘弹性函数的解析式均来源于同一个复数模量模型,模型间精确满足Kronig-Kramers关系;在确定模型参数时同时考虑了储能模量和损耗模量,计算结果符合线粘弹性理论。HN模型可以精确描述沥青混合料与时间相关的粘性行为,故可以考虑用于基于层状粘弹性体系理论的路面设计方法。
  • 郭乃胜, 尤占平, 赵颖华, 谭忆秋
    中国公路学报. 2014, 27(8): 17-22.
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    为了使温拌再生沥青混合料(WRAM)在路面中更好地得以应用,采用老化试验、冻融循环劈裂试验和疲劳试验研究添加2种化学温拌剂的WRAM及热再生沥青混合料(HRAM)的耐久性能,并在老化试验中分别考虑短期及长期老化2种工况,评价老化后混合料的水稳定性能和低温抗裂性能。研究结果表明:短期老化后WRAM的抗拉强度比(TSR)较未老化时增加,而长期老化后WRAM的TSR值显著降低;与未老化WRAM相比,短期及长期老化后WRAM的最大弯曲拉应变均降低;随着冻融循环次数的增加,WRAM的TSR值总体呈下降趋势,但经受冻融循环3次后WRAM的TSR值急剧提高,冻融循环5次后WRAM的TSR值迅速降低;WRAM和HRAM的疲劳寿命对应力比变化的敏感性相近;添加2种温拌剂的WRAM耐久性能存在差异,但均优于HRAM。
  • 石立万, 王端宜, 蔡旭, 吴志勇
    中国公路学报. 2014, 27(8): 23-31.
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    为了给抗车辙骨架密实型沥青混合料级配优化设计提供参考,基于沥青混合料车辙试验,对沥青混合料内部粗集料接触分布特性进行了研究。应用二维数字图像处理技术,通过3种不同类型沥青混合料的对比,研究了重复荷载下粗集料接触发展规律、各档粗集料对接触点的贡献率,以及单颗粗集料周边接触点数目分布等沥青混合料内部结构特性。结果表明:由粗集料形成较稳定骨架结构的特征主要包括无接触点的“自由”粗颗粒少、单颗集料周边接触点数目为3个以上的集料数量占总集料数量的比例较大和含有2个接触点的单颗粗集料总数量表现为峰值等;采用PG等级较高的沥青并适量增加4。75 mm以上粗集料比例能有效提高沥青混合料的抗车辙性能。
  • 桥梁与隧道工程
  • 梁鹏, 王秀兰, 楼灿洪, 赵卓显, 王可尧
    中国公路学报. 2014, 27(8): 32-41,72.
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    为快速评定混凝土梁桥的承载能力,采用截面非线性全过程分析方法,得到通用图中桥梁关键截面的弯矩与开裂高度的对应函数,并建立裂缝特征库;根据更详细的裂缝调查和预先构建的裂缝特征库及效应或抗力库,通过查图表确定新的承载能力检算系数Z3,嵌入中国规范体系,并对抗力进行修正,从而实现对混凝土梁桥承载能力的快速、准确评定。研究结果表明:对于RC梁桥,稳定的裂缝高度也可能蕴藏很大危险;对于PC梁桥,利用裂缝高度评估结构承载能力是否满足规范要求的方法适宜性较好;提出的方法可预警普通钢筋和预应力钢筋是否屈服,从而确定是否需要限制交通或封闭交通,尤其在桥梁安全预警、大件运输及旧、危桥改造等领域具有明显优势。
  • 唐浩俊, 李永乐, 廖海黎
    中国公路学报. 2014, 27(8): 42-52.
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    为了研究塔周长吊索尾流驰振的性能,发展了尾流驰振的能量分析方法。针对典型的双圆柱索尾流驰振,采用能量分析方法计算了下游索的驰振不稳定区域,从气动力做功的角度分析了尾流驰振的机理,并讨论了圆周运动半径、频率及来流风速对尾流驰振的影响。在验证分析方法可靠性的基础上,进一步分析了桥塔尾流致塔周长吊索尾流驰振的可能性。研究结果表明:能量分析方法所得结果与经典研究较为吻合,可用于判断实际结构发生尾流驰振的可能性;塔周长吊索的自振频率较低时存在发生尾流驰振的可能性。
  • 刘昀, 颜东煌
    中国公路学报. 2014, 27(8): 53-59.
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    为了模拟裂缝宏观发展规律,兼顾计算精度与效率的平衡,基于Euler-Bernoulli分层梁单元基本理论,并以材料塑性理论和数值方法为基础,着力于非线性不平衡力的精细计算,提出了带刚臂的分层梁单元法,消除了由于中性轴移动带来的计算误差。在此基础上编制了非线性计算程序,进行了2组钢筋混凝土梁破坏全过程的算例分析,以及预应力混凝土梁带裂缝工作阶段试验数据对比。研究结果表明:该方法能准确反映不同轴力下混凝土梁的材料非线性性能。
  • 李少鹏, 李明水, 马存明, 廖海黎
    中国公路学报. 2014, 27(8): 60-65.
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    为了降低大跨桥梁抖振响应计算中由传统简单指数函数形式的脉动风相干函数引起的联合接受函数计算误差,提出了一种脉动风相干函数的理论计算方法,并基于该方法,通过引入几个额外的参数对传统相干函数模型进行修正,从而克服了由脉动风相关性引起的结构响应计算误差。为了便于工程应用,在满足精度要求的条件下,对改进模型进行了适当简化,并基于改进相干函数模型,对大跨度桥梁抖振分析中的联合接受函数进行计算。结果表明:与传统计算方法相比,基于改进相干函数的联合接受函数的计算误差可降低约35%。
  • 车晓军, 张谢东
    中国公路学报. 2014, 27(8): 66-72.
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    为了保证大吨位T形刚构桥转体过程中不发生倾覆,针对转动体系的构造,分析了转体过程中可能发生的失稳形式特征,对球铰接触面上的压应力分布形态进行了估计,利用半空间体边界作用集中力理论,推导出球铰接触面上竖向压应力公式,继而求出失稳的临界力矩求解公式,并最终确定临界力矩的近似公式。研究结果表明:运用基于接触面竖向压力的失稳临界力矩公式对稳定性验算更为合理、准确,且所提出的近似公式具有足够的工程精度。
  • 张志强, 李永珑, 王海彦, 阚呈, 李倩
    中国公路学报. 2014, 27(8): 73-81.
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    为了研究钢筋锈蚀劣化对隧道衬砌耐久性的影响,通过大量不同锈蚀程度钢筋混凝土试件单轴拉拔以及压弯试验,获得了不同锈蚀率下,钢筋混凝土试件的粘结强度、开裂荷载的退化规律。通过ANSYS有限元数值模拟,建立粘结力退化模型,并基于试验所获粘结力退化曲线,模拟隧道钢筋混凝土衬砌在不同腐蚀程度下结构承载力的变化,进一步研究了不同程度锈蚀量对衬砌结构内部钢筋与混凝土相对滑移量的影响。研究结果表明:混凝土保护层厚度对衬砌结构强度损失有显著影响;钢筋锈蚀率与结构残余强度呈线性相关关系;重度锈蚀条件下衬砌结构最危险的受力截面为衬砌墙角处;钢筋腐蚀与开裂荷载并非简单的线性关系。研究结论可用于评估隧道混凝土衬砌结构腐蚀程度,并为新建隧道混凝土衬砌结构的耐久性设计提供参考。
  • 交通工程
  • 陈群, 王艳, 陈维亚, 晏克非
    中国公路学报. 2014, 27(8): 82-88.
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    为解决概率型随机用户均衡(SUE)配流问题,根据SUE条件(在平衡点,每条使用的路径理解阻抗相同)提出一种更为直观的SUE问题表示和计算方法。该方法通过简单的变换,将理解阻抗的正态分布形式变换成仅需处理一个与流量无关的随机变量的正态分布形式,然后通过Monte-Carlo仿真对这个随机变量按其分布多次抽样取值,每次求解一个确定性用户均衡配流问题,多次求解得到的路段流量均值即为服从预定概率分布的SUE配流结果。研究结果表明:提出的方法与传统方法(相继平均算法)计算结果具有较好的一致性,且该方法易拓展到求解随机误差项与测定阻抗相关的SUE问题。
  • 吴群琪, 陈波
    中国公路学报. 2014, 27(8): 89-96.
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    为提高公路网对经济社会发展的适应性,针对公路网布局优化问题,从公路网系统功能和经济社会发展角度出发,以建设成本、土地占用机会成本、运输成本、公路使用效率四因素为决策变量,构建公路网综合评价模型。在此基础上,以公路网三点典型结构为支点,提出添加虚拟节点的优化方法,并引入粒子群算法对优化模型进行求解。最后,以关中、陕南地区公路网优化为例,将四因素优化方法的优化效果同传统优化方法作对比分析。研究结果表明:四因素公路网综合评价模型具有良好的评价功能,且评价方法灵活、贴近实际;在三点典型结构中添加虚拟节点的优化方法可行且有效;同传统优化方法相比,所提出的方法能兼顾解决交通拥堵问题和非合理性畅通问题,优化效果显著。
  • 李珣, 曲仕茹, 夏余
    中国公路学报. 2014, 27(8): 97-104.
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    为了提高道路利用率,针对未来车路协同环境所提供的车辆交互基础信息,提出了一种考虑局部区域车辆状态优化的协同换道模型。分析了现有多车道换道规则在车路协同实现条件下的局限与扩展可能;利用威胁度函数描述多车道车辆间相互关系,并在此条件下建立了基于元胞自动机的协同换道规则模型STCA-S。研究结果表明:提出的规则对比STCA,STCA-I等换道模型,在多车道环境中提高了车辆的换道率;在同等车辆密度下,提出的规则减少了阻塞相的产生,同时车流量、平均速度等交通流参数值均得到改善。
  • 孙启鹏, 高怡, 马飞, 陈文强, 许东东
    中国公路学报. 2014, 27(8): 105-111,119.
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    为提高城市低碳交通政策选择的准确性,运用灰色关联和主成分分析相结合的综合集成赋权法,筛选低碳交通情景政策的指标集,设计4种情景政策,选择长期能源可替代规划(LEAP)系统模型进行不同情景政策的低碳交通政策效果测度计算。结果表明:公交发展政策和新能源发展政策对城市交通碳排放影响的重要度最高;采取低碳交通政策能显著控制碳排放,公交与新能源共同发展政策的效果最好,新能源发展政策效果略好于公交发展政策;碳排放量、碳排放强度、减排贡献率三方面的计算结论具有很强的一致性,说明该方法可信度高,能为决策部门选择中长期的城市低碳交通政策提供客观、定量、可行的方法参考。
  • 汽车与机械工程
  • 陈东, 武楠, 石能芳
    中国公路学报. 2014, 27(8): 112-119.
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    为了降低高速行驶车辆爆胎带来的危险,分析了车辆在直线行驶中,转向轮胎爆胎后驾驶人的反应操作,结合转向系统的力学模型以及爆胎后轮胎的力学特性变化,研究了在轮胎纵向力作用下主销偏距上的转向力矩受力特性。根据整车动力学模型及爆胎轮心在垂直方向的位移突变,建立了爆胎车辆垂直载荷的运动学方程。通过仿真分析得到了各轮胎垂直载荷以及车辆转向系统的瞬态响应。结果表明:驾驶人采取制动减速的方式来控制爆胎车辆的车速,有可能造成转向盘产生瞬时逆转力矩,如驾驶人无法作出即时反应,车辆偏航将不可避免。
  • 林添良, 叶月影, 付胜杰, 刘强
    中国公路学报. 2014, 27(8): 120-126.
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    为了使液压挖掘机达到节能的目的,考虑到混合动力挖掘机具有电量储存单元的特点,针对传统挖掘机转台加速和制动过程中的溢流损耗,提出了一种基于液压马达-发电机的溢流损耗能量回收的转台节能驱动系统。分析了一种基于先导操作手柄压力和回转马达进出口压力的转台工作模式辨别准则。考虑到大惯性负载引起的反转问题和转台冲击,提出了一种基于转台转速的回收马达进口压力动态调整方法以及防反转控制方法。最后建立了多种驱动系统的数学模型,并进行了节能效果和操控性能的仿真研究。结果表明:该系统不仅可以实现转台制动动能的回收,而且可回收转台加速过程中的溢流损耗,同时在防反转控制和防止转台加速度冲击方面均具有良好的控制效果;相对于原驱动系统,新型驱动系统节能约38%。