中国公路学报

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中国公路学报. 2015, 28(11): 0-0.

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砾类亚硫酸盐渍土盐胀率的简化预测模型

张莎莎, 王永威, 杨晓华, 王龙, 张伟伟, 张晓琳

中国公路学报. 2015, 28(11): 1-7,14.

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为了充分发挥砾类亚硫酸盐渍土的路用工程价值,以盐胀控制要素为研究切入点,开展单因素盐胀试验;并以其试验结果为基础,通过正交设计方法开展多因素交互作用下的砾类亚硫酸盐渍土的盐胀试验,建立盐胀率简化预测模型;采用SPSS软件对显著性影响因素开展逐步回归分析,明确砾类亚硫酸盐渍土的盐胀敏感参数。研究结果表明:在最佳含水率和压实度93%的工况下,砾类亚硫酸盐渍土起胀含盐量为0.5%,破坏含盐量为2.6%;盐胀率随含水率的变化规律会因含盐量的增加而产生改变;盐胀率与初始干密度正相关,与附加荷载负相关;盐胀要素对盐胀率的影响按权重大小排序依次为易溶盐含量(0.379)、含水率(0.243)、易溶盐含量与含水率的交互作用(0.166)、附加荷载(0.151)。

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SMA混合料冻融循环性能试验及超声波法评价

颜可珍, 游凌云, 王晓亮

中国公路学报. 2015, 28(11): 8-14.

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为研究SMA混合料的冻融循环性能,通过对SMA-13进行多次冻融循环试验,分析SMA混合料在经历不同冻融循环次数后其水稳定性、高温稳定性、渗水性能的变化规律,提出将水泥和消石灰作为外加剂替代部分矿粉来改善SMA混合料冻融循环性能的方法,并采用超声波法测试其冻融循环性能的变化规律。结果表明:掺加20%消石灰(质量分数)可显著提高SMA混合料的冻融循环性能;超声波法测试SMA混合料冻融循环性能时,受孔隙率影响较大;提出的修正方法可显著提高超声波法评价SMA混合料冻融循环性能的准确性。

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公路混凝土路面噪声分区与限值标准

李波, 张正伟, 韩峰, 康宏伟, 杨小龙

中国公路学报. 2015, 28(11): 15-20,45.

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为了控制和降低混凝土路面的噪声,对混凝土路面噪声分区和限值参考标准进行了研究。采用随车声强法(OBSI)对多条高速公路混凝土路面与部分沥青路面的噪声水平进行了测试;采用统计产品与服务解决方案软件(SPSS)对样本数据统计分析后,运用K-均值聚类及阈限分析方法,得到了各个混凝土路面噪声K-均值聚类中心终值和所属聚类。在此基础上,初步确定了混凝土路面噪声的分区范围并最终以中间聚类代表的混凝土路面噪声范围的95%分位值为基准,提出了混凝土路面噪声限值参考标准。研究结果表明:混凝土路面随车声强噪声范围可划分为3个区域,1区为低端容许区,OBSI噪声测试值低于100 dB(A),多孔和露石等新型降噪混凝土路面的噪声值均在此区域;2区为中端控制区,OBSI噪声测试值介于100~106 dB(A),纵向刻槽和部分横向刻槽混凝土路面的噪声均在此区域;3区为高端限值区,OBSI噪声测试值高于106 dB(A),大部分横向刻槽和平整度差的混凝土路面的噪声分布在此区域。

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基于路面3D数据的裂缝类型判断方法

李伟, 孙朝云, 呼延菊, 沙爱民, 张娟

中国公路学报. 2015, 28(11): 21-28.

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为了以更高的精度进行路面裂缝类别判断,基于3D数据扫描技术,提出双相扫描路面裂缝初识别方法;在此基础上,采用区域生长算法进行裂缝进一步识别;使用线性拟合与双向扫描求取交叉点的方法进行网状裂缝类型判断;提出了裂缝区域的矩形模型,通过使用距离以及角度判断的方法由断裂裂缝模型获得完整裂缝矩形模型,并基于该矩形模型进行了线性裂缝区域信息的表征及类型的判定;利用准确率-召回率曲线进行算法精确度定量评价。试验结果表明:初识别的裂缝既包含裂缝信息又包含非裂缝信息;区域生长算法可进行裂缝进一步识别;线性裂缝的矩形模型可用来进行线性裂缝区域信息表征;PR曲线可用于定量分析算法精确度。

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基于健康监测的钢桁加劲梁钢-混组合桥面系竖向温度梯度效应分析

王达, 张永健, 刘扬, LIU Y M

中国公路学报. 2015, 28(11): 29-36.

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为实现对钢桁加劲梁钢-混组合桥面系温度效应的精准分析,尝试应用了温度梯度效应的空间有限元计算法,通过算例验证,确定了空间有限元计算法的合理性;基于现行规范,提出了一种竖向温度梯度计算模型。以某大跨度钢桁加劲梁悬索桥为例,对该桥健康监测温度数据进行了分析,建立了竖向温度梯度模型;结合有限元程序及温度梯度模型,进行了空间竖向温度梯度效应研究。结果表明:有限元法计算精度高,适用于大型复杂结构的空间温度效应的分析;提出的钢-混组合桥面系的温度梯度计算模型精度高,且简单适用;钢-混组合桥面系竖向温度梯度效应十分明显,产生的应力不容忽视;该类型的钢-混组合桥面系竖向温度梯度与应力呈线性关系,相同结构的应力线性系数为定值。

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基于微观交通流模型的风-车-桥系统高真实度模拟

韩万水, 武隽, 马麟, 杨飞, 肖强

中国公路学报. 2015, 28(11): 37-45.

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为了从微观交通流模拟和相对应全耦合风-微观交通流-桥梁数值分析框架2个角度对现有风-车-桥耦合振动系统进行精细化改进,首先定义基于元胞自动机(Cellular Automata,CA)原理的三车道微观交通流中车辆换道及行驶规则,并且将实测数据融入所建立的微观交通流模型中;其次建立微观交通流下的风-汽车-桥梁系统分析框架;最后以杭州湾跨海大桥主航道桥为例,计算了风环境下Monte-Carlo方法和CA交通模型模拟的交通流荷载作用下该桥的响应。研究结果表明:对于相同的交通流密度,CA模型计算的桥梁荷载响应变异系数、极值都比Monte-Carlo方法计算的结果小;而对于均值、交通流密度较低时,CA模型计算的结果小,反之,则大。

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斜拉索外置式黏滞阻尼器实用设计方法

段元锋, 李频, 周仙通, 王鲁钧

中国公路学报. 2015, 28(11): 46-51,59.

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为便于工程人员对斜拉索外置式黏滞阻尼器进行设计,快速获取阻尼器参数以及支撑刚度、安装高度等参数,在斜拉索-阻尼器系统模态阻尼比统一公式的基础上,通过公式变量分离、拉索参数统计等方法,得到了可近似独立衡量各参数影响的黏滞阻尼器实用设计方法。通过误差分析和设计实例验证了该方法的准确性与可靠性。结果表明:该实用设计方法得到的阻尼比与最优阻尼比的理论相对误差小于8.1%,实桥应用相对误差小于2.3%;工程人员可以应用此方法,根据拉索的类型、长度、索力等参数,方便地查表获得外置式黏滞阻尼器的设计参数及安装要求,其准确性及预留的安全系数能够满足工程设计要求。

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大跨度斜拉桥倒Y型混凝土主塔横向抗震性能分析

沈星, 叶爱君

中国公路学报. 2015, 28(11): 52-59.

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为研究大跨度斜拉桥倒Y型混凝土主塔横向破坏机理和弹塑性性能,选取典型大跨度倒Y型混凝土主塔斜拉桥,基于OpenSees非线性有限元平台,建立了考虑主塔弹塑性的非线性全桥有限元模型;以3组实测地震记录为地震动输入,采用动力增量分析方法(IDA)进行研究分析。研究结果表明:在不同实测地震动输入下,斜拉桥混凝土主塔横向屈服在横梁上侧截面,并由核心混凝土外侧钢筋拉应变控制,而破坏则在塔底或横梁上侧截面,并由核心混凝土外侧混凝土压应变控制;倒Y型混凝土主塔横向在地震中可形成3段塑性区域;斜拉桥混凝土主塔截面应考虑箍筋约束效应影响,该效应能明显增强混凝土主塔横向塑性性能,提高主塔横向抗震性能。

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多塔悬索桥活载效应简化分析

孙斌, 胡志坚, 张力文, 秦一栋, 肖汝诚

中国公路学报. 2015, 28(11): 60-66,81.

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为简化多塔悬索桥在活载作用下变形与内力的计算,将相邻跨主缆对加载跨主缆的约束效应等效为主缆弹簧,并基于全微分理论和平衡方程推导得到了等效主缆弹簧刚度,再计入桥塔抗推刚度后得到了加载跨主缆两端的总约束刚度;采用单位集中荷载加载得到活载位移影响线,进而得到活载作用下的结构响应;与有限元分析结果进行对比以验证该方法作为概念设计阶段可靠估算方法的可行性。结果表明:与典型双塔悬索桥不同,多塔悬索桥位移影响线在加载跨内几乎不出现变号区域,且最大位移发生在跨中附近,对应全跨满布活载的加载方式;参数分析表明桥塔刚度增大有助于提高结构总刚度,但桥塔弯矩也随之增大;桥塔刚度较小时结构竖向刚度随主缆垂跨比增大而减小,桥塔刚度较大时规律相反;所提出的计算方法可作为概念设计阶段的可靠估算方法。

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预应力混凝土梁分期张拉技术试验

丁红岩, 刘鹏, 郭耀华

中国公路学报. 2015, 28(11): 67-72.

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为了研究预应力分期张拉技术对混凝土梁预应力损失、承载能力和挠度等特性的影响,针对后张法预应力混凝土梁,考虑混凝土龄期、张拉方式等因素的影响,进行了预应力混凝土矩形梁分期张拉技术试验研究。对混凝土矩形梁分别在4,8,12 d龄期进行分期张拉并在28 d龄期进行一次张拉,之后对其进行连续30 d的预应力损失监测,并对各梁体往复承载能力、挠度和破坏形态等展开了研究。结果表明:对混凝土梁体进行早龄期的预应力分期张拉可以有效减少混凝土的后期预应力损失,提高梁体开裂荷载和屈服荷载,且并不影响梁体受弯延性破坏形态。

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波形钢腹板组合箱梁横向内力分析及试验研究

袁卓亚, 李立峰, 刘清, 侯嘉庆

中国公路学报. 2015, 28(11): 73-81.

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为研究波形钢腹板PC组合箱梁桥顶板在荷载作用下的横向内力及有效分布宽度问题,运用弹性薄板理论,将组合箱梁分解为箱形框架和翼缘板两大部分分别进行分析:将前者展直为四跨连续薄板,将后者简化为一边简支和三边固支的薄板,结合波形钢腹板箱梁,特别是波形钢腹板的受力特点,推导了箱形框架和悬臂翼缘板两部分的内力计算公式,获得这两部分的横向内力结果,利用叠加法得到箱梁顶板的最终横向内力结果。为验证理论的正确性,制作了1根试验梁,进行了3种不同工况下的加载试验,获得了顶板横向应力结果。利用空间有限元法对组合箱梁在局部轮载作用下的受力过程进行了数值仿真分析,采用现行桥梁设计规范有关规定对组合箱梁的有效分布宽度进行对比分析。研究结果表明:箱梁顶板横向应力理论值、试验值、数值结果三者吻合良好,证明了所提出的理论分析方法具有较高的精度;有效分布宽度分析结果表明该方法计算结果偏于安全。

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大跨小间距黄土隧道支护体系及施工方法研究

谭忠盛, 孟德鑫, 石新栋, 姬同庚, 何历超

中国公路学报. 2015, 28(11): 82-89,97.

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为了解决浅埋大跨小间距黄土隧道的设计、施工等技术难题,以桃花峪隧道工程为背景,开展了隧道合理支护体系及施工技术的研究。采用隧道现场对比试验方法,设置了小间距隧道相互影响分析试验段、不同隧道开挖方法对比试验段、型钢钢架支护体系与格栅钢架支护体系对比试验段、有系统锚杆与无系统锚杆对比试验段,在试验段内测试了隧道拱顶沉降、水平收敛、围岩压力、支护结构内力等,并对测试数据进行了综合对比分析。结果表明:在两隧道间距5 m,且均采用CD法施工的条件下,后行隧道施工对先行隧道的影响较小;在喷射混凝土早期强度满足要求的条件下,型钢钢架与格栅钢架支护体系的控制变形及承载能力相当,均可适用于大跨小间距黄土隧道;在大跨小间距黄土隧道中系统锚杆作用效果不明显,可以取消,取消后可加快断面及早闭合,更有利于控制支护变形;直立中隔壁CD法更有利于控制拱顶沉降;在桃花峪隧道施工中,全隧成功采用格栅+喷射混凝土支护体系,并全部取消系统锚杆,施工采用直立中隔壁CD法,确保了施工安全,并节省了大量工程投资。

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连续公路隧道空气污染物窜流影响的模型试验系统设计

肖益民, 盘晓红, 张锦鹏

中国公路学报. 2015, 28(11): 90-97.

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为了给连续公路隧道通风设计提供参考,针对连续公路隧道空气污染物的窜流影响,依据相似性原理,讨论了连续公路隧道之间空气污染物窜流影响模型试验的相似性,并结合实际条件,论述了模型试验台设计过程中需要注意的相关问题。结果表明:露天段是实现模型试验相似的重点研究对象,只要保持几何相似并使模型处于紊动射流状态,就能实现原型与模型的速度及浓度相似;所设计的模型试验台运行情况良好,理论计算结果与模型试验台测试得出的试验结果较为吻合,证实了模型试验相似分析的正确性。

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瓦斯隧道施工通风风筒优化数值模拟及试验研究

刘敦文, 唐宇, 李波, 彭卫东

中国公路学报. 2015, 28(11): 98-103,142.

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在分析影响隧道瓦斯浓度主要因素的基础上,以掘进长度200 m为例,选取风筒直径、风筒口距掌子面的距离以及风筒悬挂位置3个主要影响因素,并选取合理的水平进行正交试验设计;依据重庆某瓦斯隧道施工参数,建立了瓦斯隧道施工通风数值模拟模型;采用多轮正交数值模拟试验方法,获得各因素对隧道瓦斯浓度影响的重要性顺序和风筒最优化设置方案,并对风筒最优化设置方案进行现场试验验证。结果表明:在风量大小、瓦斯溢出量、瓦斯溢出位置一定的前提条件下,影响隧道掌子面瓦斯浓度因素的主次顺序依次为风筒直径、风筒悬挂位置、风筒口距掌子面距离;风筒优化设置后现场瓦斯浓度降低了37%,且隧洞内各处瓦斯浓度低于0.5%,符合规范要求。

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中心城区高校停车泊位共享的动态分配模型及效果评价

陈峻, 谢凯

中国公路学报. 2015, 28(11): 104-111.

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以提升中心城区高校停车场泊位利用效率为目标,建立高校共享泊位决策--停车者泊位分配的双层模型,上层模型综合考虑高校停车供需特性和预留泊位要求,提出高校停车泊位共享方案的4类判断准则,下层模型进行停车泊位需求时变状态预测,提出改进的SEM-Logit停车行为选择模型进行实际停放过程的模拟,并提出共享泊位动态分配具体流程。定义泊位共享效率、停车失败率和泊位占用率3个指标进行共享效果评价。选择南京市南京医科大学和周边居住区停车场为实例,对模型进行验证。研究结果表明:高校停车共享时段宜设置在7:00~8:00,10:00~12:00以及16:00之后3个时段,居住区共享时段集中在7:00~10:00和午后12:00~15:00;高校在夜间向居住区开放泊位,居住区在上午和下午向高校开放的效率更高;共享泊位后,高校和居住区过饱和停车现象显著降低,泊位利用率有所提升。

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基于神经网络和光流场的嵌入式高速目标识别与跟踪(英文)

苏金泷, HERBERT H C IU, FERNANDO T

中国公路学报. 2015, 28(11): 112-123.

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研究了面向嵌入式硬件平台的高速视频图像处理与高速目标跟踪算法。基于神经网络的光流场算法能有效减少程序对硬件系统的内存要求和运算要求,该算法能够比传统算法更加容易的应用于以DSP(数字信号处理)芯片为核心的嵌入式硬件平台中。首先设计了一个基于Hopfield神经网络控制器的自适应滤波器,以图像信噪比为控制指标,对需进行目标识别的视频图像进行图像预处理;然后,利用补偿模糊神经网络控制器对光流场计算方法进行优化,这是一种通过参数控制平滑度实现的平均速度的角度误差和标准角误差的CFNN(补偿模糊神经网络)控制器识别跟踪算法。微机仿真及嵌入式系统试验结果均表明:该算法能够在同等条件下显著提高目标辨别与跟踪能力,显示其具有较高的有效性和实用性。

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基于ABS的四驱HEV串联式电液复合制动控制

赵治国, 张军腾, 吴枭威, 杨杰

中国公路学报. 2015, 28(11): 124-133.

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为提高整车能量利用效率并延长续驶里程,同时弥补电机再生制动能力的不足,针对某款四驱混合动力轿车,结合其动力系统具有2个后轮毂电机与ISG电机的结构特征,设计了基于制动防抱死系统(ABS)的串联式电液复合制动系统,并实现轮缸压力闭环控制。综合考虑ECE法规与再生制动约束条件,设计了理想制动力分配策略;在紧急制动工况下,采用改进型自寻优理论得到ABS最优滑移率区间,建立紧急制动时ABS液压制动与电机再生制动协调控制策略。结果表明:所开发的复合制动协调控制策略充分利用了电机的再生制动功能,有效回收了制动能量,并保证了紧急制动工况下车辆的行驶安全性。

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混合动力汽车再生制动控制策略试验技术研究

孙远涛, 张洪田

中国公路学报. 2015, 28(11): 134-142.

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为了更好地验证混合动力汽车开发中的再生制动控制策略,构建了一种实时性好、模拟精度高的混合动力汽车再生制动试验装置,该装置以底盘测功机为功率吸收和加载装置,以dSPACE系统作为实时控制器。对试验装置系统进行方案设计并分析测试指标,在所构建的再生制动试验装置上进行试验研究。研究结果表明:在运行速度为30,60 km·h^-1、制动强度为0.1,0.5,以及下长坡工况下进行制动时,试验装置满足工作要求,电机制动转矩T_m、电池荷电状态SOC值等测试参数的变化结果与理论分析相符;系统测试的响应时间小于0.1 s,模拟精度达到95%;与传统基于发动机测功机的混合动力汽车再生制动试验台相比,该试验装置具有较好的实时性和模拟精度,有利于混合动力汽车再生制动控制策略快速、准确的试验验证。

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2015年, 第28卷, 第11期　刊出日期：2015-11-20

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