中国公路学报

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中国公路学报. 2015, 28(3): 0-0.

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公路膨胀土路基变形预测与控制方法

郑健龙, 张锐

中国公路学报. 2015, 28(3): 1-10.

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为了给公路膨胀土路基设计与施工提供参考,对膨胀土路基变形计算、压实控制和刚度补偿方法进行了研究.分别对3种膨胀土进行了一维有荷膨胀试验,依据试验结果和膨胀土路基湿度平衡规律,提出了膨胀土湿胀变形数学模型和膨胀土路基变形计算方法;针对常规压实控制方法对膨胀土路基的不适用性提出了以最大承载力为目标的膨胀土路基压实控制方法;以双层弹性体系和弹性半空间弯沉等效为原则,提出了膨胀土路基刚度补偿设计方法.结果表明:湿胀变形数学模型能较好反映膨胀变形极限性质和湿胀变形规律;加州承载比随初始含水率变化曲线峰值所对应的含水率接近膨胀土天然含水率与路基平衡含水率,以此作为膨胀土路基压实控制含水率能有效控制路基工后湿胀变形,并保持足够路基承载力;通过在膨胀土路基顶部加铺一定厚度的非膨胀性填料可使其满足路面对路基的刚度要求.

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公路黄土坝式路堤汛限水位研究

徐世强, 折学森, 雷胜友, 任功全, 薛红志

中国公路学报. 2015, 28(3): 11-19.

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为解决公路黄土坝式路堤涵洞泄洪力偏大问题,引入水利中的汛限水位至路堤设计中,针对路堤跨越V形冲沟的上游几何及地质边界条件建立库区模型,按照库水补充损失特点建立补充损失模式,利用极限概率方法得出极限和路堤所属的中间工况,利用渗流力学、蒸发理论得到无放水条件下的蓄水位算式,并根据调研和实测选取的路堤参数进行水位计算,结合有关文献、路堤实际使用和设计情况对计算结果进行分析.分析结果表明:不考虑泥沙影响和路堤高度限制,正常年降雨入库水量条件下,不放水的黄土坝式路堤具有上限的蓄水位,即上限的理想均值水位和上限的高水位;上限水位存在的规律与蓄水年限没有关系,仅与库区的较小年入库来水补充量、蒸发和渗漏引起的较大库水损失量、上大下小库型特点有关;将上限高水位视同于路堤汛限水位的作法能初步改进涵洞泄洪力设计;确定得出坝式路堤的汛限水位是解决涵洞泄洪力偏大问题的关键.

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不同养生方法下早龄期混凝土水分迁移规律

张翛, 赵鸿铎, 赵队家

中国公路学报. 2015, 28(3): 20-27.

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为了研究早龄期混凝土在养生条件下的湿度发展规律,采用湿度传感器对早龄期混凝土内部的相对湿度(RH)进行了测试,分析了3个水灰比试件在3种养生方式下的早龄期混凝土水分迁移规律,建立了考虑养生因子的早龄期混凝土在外部干燥条件下的一维水分迁移模型,并以试验数据为基础对模型的有效性进行了验证.研究结果表明:水灰比对混凝土自干燥效应的影响较大,水灰比越小,自干燥程度越大;空气养生下混凝土内部的湿度降低速率大于养护剂和水养生下的降低速率;同时考虑自干燥和外部干燥效应的混凝土的湿度变化对养生方式较为敏感;在水分迁移模型的狄利克雷边界条件中引入养生因子的概念能较好地描述养生条件下早龄期混凝土的水分迁移规律.

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地震作用下土工格栅加筋土挡墙水平变形的拟静力计算法

王丽艳, 陈国兴, 井合进

中国公路学报. 2015, 28(3): 28-34.

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为了研究加筋土结构地震水平变形的理论计算方法,将加筋土挡墙结构等效成水平向同性的竖直弹性梁,根据瑞利-里兹法推导出静力作用下加筋土挡墙水平位移计算法,在此基础上利用拟静力法推导出地震作用下加筋土挡墙的地震水平变形理论计算公式;并采用工程案例和大型振动台模型试验的测试值验证理论计算方法的合理性.案例和试验模型的比较结果表明:推导出的理论计算方法可以合理地计算出土工格栅加筋土挡墙的地震水平变形,可为土工格栅加筋墙体工程的抗震安全设计提供理论依据.

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中小跨径板式橡胶支座梁桥新型隔震系统

李建中, 汤虎, 管仲国

中国公路学报. 2015, 28(3): 35-43.

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为了解决中国采用板式橡胶支座中小跨径桥梁梁体移位震害严重的问题,在分析汶川地震中这类桥梁横桥向震害现象及破坏过程的基础上,总结板式橡胶支座摩擦试验及X形板弹塑性挡块拟静力试验成果,提出了中小跨径板式橡胶支座梁桥横桥向新型隔震系统.该隔震系统由板式橡胶支座和X形板弹塑性挡块组成,强震作用下通过板式橡胶支座滑动效应和X形板弹塑性挡块屈服减小地震能量输入,同时利用X形板弹塑性挡块传力可靠、滞回耗能能力稳定等特点,控制墩梁相对位移.选择一典型板式橡胶支座简支梁桥为研究原型,对采用新型隔震系统的简支梁桥抗震性能进行了振动台试验验证.结果表明:地震过程中新型隔震系统可大量耗散地震能量,有效控制墩梁相对位移,同时控制传递至下部结构的地震力,确保桥墩及基础免受严重损伤.

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地震作用下考虑土-桥台-上部结构相互作用的大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应研究

邓育林, 雷凡, 何雄君

中国公路学报. 2015, 28(3): 44-51.

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为了给大跨桥梁抗震设计提供参考,针对西部山区强地震带常见的高墩大跨桥梁,考虑土-桥台-上部结构相互作用以及支座的滑动效应,采用非线性时程法对地震作用下大跨桥梁伸缩缝处碰撞效应进行了研究.采用非线性弹簧模拟桩基-土体相互作用以及台背填土的弹塑性变形,采用双线性滞回模型模拟支座的滑动效应,并采用接触单元法模拟主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间的碰撞反应.研究结果表明:主、引桥梁体间以及引桥梁体-桥台背墙间若发生连锁碰撞效应,桥台背墙将会遭受较大的撞击力作用,过大撞击力使得台背纵向位移、台后填土塑性变形以及桥台桩基的地震响应显著增大,易引起引桥桥台破损、桩基断裂以及引桥梁体落梁等震害.

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基于性能的中等跨径混凝土斜拉桥抗震风险分析

吴文朋, 李立峰, 邵旭东, 刘本永

中国公路学报. 2015, 28(3): 52-59,116.

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为促进基于性能的概率性抗震评估方法在中等跨径混凝土斜拉桥中的应用,以一实际工程为例,建立了有限元动力分析模型.结合快速非线性分析(FNA)和增量动力分析(IDA)的优点,从PEER强震数据库中选取13条远场地震波进行快速增量动力分析(FNIDA),采用非参数统计方法形成了16%,50%和84%三种概率水平的IDA分位曲线.基于桥址处的地震危险性曲线建立了算例桥梁的概率地震风险评估曲线,并根据《公路桥梁抗震设计细则》对其抗震性能和抗震风险进行了分析.研究结果表明:FNIDA方法能很好地解决传统IDA方法在斜拉桥抗震分析中计算量大和耗时多的缺点;纵桥向地震作用下支座最易破坏,横桥向地震作用下挡块最易破坏,且塔底截面横桥向的抗震能力也有待加强;所提出的概率性风险评估曲线可直接用于斜拉桥结构的抗震性能评估.

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高海拔高温差深切峡谷桥址区风特性现场实测

张明金, 李永乐, 唐浩俊, 朱乐东, 陶齐宇

中国公路学报. 2015, 28(3): 60-65.

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为确定位于高海拔高温差深切峡谷中的大渡河大桥桥址区风特性,采用MFAS型相控阵声雷达风廓线仪和四要素自动气象站对大渡河大桥桥址区的风特性进行了现场实测,分析了桥位处的平均风速、阵风系数、风攻角和风剖面等风特性.研究结果表明:受热力驱动的小尺度局部大风基本每天都存在,但风速不大,桥位处的设计风速仍然受大范围的大气环流控制;桥位处的阵风系数和地表粗糙度系数均比相关规范中常规平原地区的推荐值大;桥面设计高度处的风攻角以负攻角为主,其数值亦比相关规范中常规平原地区的大,风攻角的散布范围和绝对值的大小均随着高度的增加呈现减小的趋势.

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独柱墩梁桥抗倾覆承载力计算方法

彭卫兵, 徐文涛, 陈光军, 陆飞勇

中国公路学报. 2015, 28(3): 66-72.

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为了明确独柱墩梁桥的破坏机理并提出有效的抗倾覆承载力计算方法,基于箱梁、支座和桥墩三者之间的相互作用关系,构造了抗倾覆承载力实用计算方法,并通过考虑几何非线性和接触非线性,建立了独柱墩梁桥抗倾覆计算的有限元模型.对上虞春晖大桥采用实用计算和建立有限元模型方法进行了对比研究,并与倒塌现场实际倾覆荷载进行了对比验证.研究结果表明:独柱墩梁桥抗倾覆力矩包括上部结构自重和端部支座反力对转动中心的力矩;采用实用计算方法和有限元模拟得到的倾覆极限荷载与春晖桥现场倒塌实测荷载均较为吻合,验证了实用计算方法和有限元模型的正确性;上部结构线重度对结构抗倾覆有显著影响.

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轴心受压粉煤灰混凝土构件徐变系数研究

曹健, 王元丰, 安小平, 巩健

中国公路学报. 2015, 28(3): 73-81.

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为了研究粉煤灰混凝土构件在轴向压应力作用下的徐变效应,自制了试验加载装置,对不同质量分数(掺量)粉煤灰混凝土徐变开展了试验研究.根据徐变B3模型的特点,考虑粉煤灰掺量、水胶比等参数,利用试验结果修正了混凝土徐变B3模型.此外,针对中国现行桥梁设计规范中混凝土名义徐变系数未考虑粉煤灰参数影响的事实,在试验研究粉煤灰掺量对不同龄期混凝土抗压强度影响的基础上,结合各国已有徐变试验数据,对中国现行桥梁设计规范中混凝土名义徐变系数计算公式进行了修正.结果表明:当粉煤灰掺量分别为0,15%和30%,经养护至28 d加载时,混凝土徐变随粉煤灰掺量的增大而减小;经修正后的规范徐变系数计算模型可提高粉煤灰混凝土徐变的预测精度.

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考虑抗弯刚度不确定性的简支梁桥损伤定位方法

王艺霖, 张鑫, 安新梅

中国公路学报. 2015, 28(3): 82-87.

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为了处理主梁抗弯刚度的不确定性,实现简支梁桥主梁的准确损伤定位,通过进行影响线分析,基于位移影响线二次差值的概念提出了一个损伤定位指标——跨中位移影响线差值指标(DIILMSD),通过测量移动荷载下主梁跨中的竖向位移增量即可基于DIILMSD指标建立相应的损伤定位方法.研究结果表明:对于局部抗弯刚度具有不确定性的实际主梁,其损伤位置可通过对比损伤前后的DIILMSD数据图形来进行有效的识别,如果某一点(x₂=x'+m)和邻近2个点连线的斜率发生了变化,则说明损伤出现在区间[x',x'+m]或[l- x'- m,l- x']之内;损伤定位的效果可通过改变荷载加载值的大小来进行调节.

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基于反向车道与冲突消除的疏散网络优化设计

任刚, 华璟怡, 张志云, 姚梦佳, 吴建波

中国公路学报. 2015, 28(3): 88-93.

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为提高城市路网在应急事件下的疏散效率,综合运用反向车道与冲突消除2种应急交通组织措施对疏散网络进行优化设计.研究了2种控制策略的衔接方案,建立了基于反向车道与冲突消除的联合优化方法,并根据疏散节点特性细化为交叉口优化和快速路优化2类;提出了网络过饱和度的概念以量化疏散交通负荷程度,构建了网络总疏散时间与网络过饱和度综合最优的双层规划模型,并设计了基于禁忌搜索算法的求解算法.结果表明:基于反向车道与冲突消除的联合优化方法在过饱和疏散网络路段通行能力与交叉口通行效率上有较好的优化效果,且将网络合流冲突数控制在一个较小值,能够实现疏散效率和合流冲突点的综合最优.

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基于机动车延误的Hook-turn交叉口信号控制方案优化方法

成卫, 别一鸣, 刘志远

中国公路学报. 2015, 28(3): 94-101.

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为了给Hook-turn交叉口信号配时方案设置提供理论依据,建立了交叉口直行专用车道的机动车延误计算方法;之后考虑交叉口内部待行区左转机动车发生排队上溯、未发生排队上溯2种情况,建立了直行/左转/右转共用车道的机动车期望延误模型;研究了待行区左转机动车对同相位交通流运行的影响,提出了有效利用绿灯时间的校正方法.以交叉口机动车平均延误最小为目标,以周期时长、相位绿灯时间为自变量,建立信号配时方案优化方法.采用实际交叉口数据对所建立方法进行检验,并根据Hook-turn方法设计了2种改进渠化方案;在VISSIM中采集2种改进方案、现状方案的机动车延误指标,并进行对比分析.结果表明:在优化信号配时方案下,Hook-turn方法可以减少直行机动车以及交叉口整体机动车平均延误;当左转车流量较小时,Hook-turn方法的效益显著.

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考虑随机需求的出租车上客区泊位设置模式和规模优化方法

俞春辉, 杨晓光, 马万经

中国公路学报. 2015, 28(3): 102-109.

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为了提高综合交通枢纽等集散点的服务水平,针对依次发车和单独发车2种典型的泊位设置模式,以最小化出租车和乘客的综合平均排队时间为目标,建立了同时考虑泊位设置模式和规模的集成优化模型.基于Monte Carlo仿真算法模拟乘客和出租车的随机到达及交互过程,进行了模型求解;基于算例分析验证方法的可行性,给出了一定条件下泊位设置模式和规模的参照表,并分别针对依次发车和单独发车模式下的随机需求、乘客平均上车时间、乘客和出租车的到达分布进行了敏感性分析.结果表明:该方法综合考虑了乘客和出租车的排队状况,能给出随机需求下最优的上客区泊位设置模式和上客泊位数;且单独发车模式比依次发车模式具有更好的鲁棒性.

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基于非线性系统结构稳定性理论的车辆转向动力学研究

马建, 冯镇, 宋宏勋

中国公路学报. 2015, 28(3): 110-116.

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为了解车辆转向的内在特性,给车辆转向控制方法提供理论研究基础,依据非线性系统动力学结构稳定性理论,提出了车辆转向动力学分岔理论.基于车辆转向动力学分岔理论对车辆转向动力学特性进行了研究;以车辆前轮转角、车辆纵向速度及后轮转角为分岔参数,研究其对车辆质心侧偏角、横摆角速度的影响规律,得出了车辆在不同转向状态下的稳定转向区间.研究结果表明:车辆稳态转向时不发生动态Hopf分岔,而发生静态鞍结分岔;理论研究结果与车辆实际运行情况相符,非线性系统结构稳定性理论用于车辆转向动力学研究是正确、合理的.

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复合功率分流式e-CVT结构优化及验证

王晨, 赵治国, 张彤, 代显军, 袁喜悦

中国公路学报. 2015, 28(3): 117-126.

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为了提升传统自动变速箱的运行效率,基于拉威挪行星齿轮系设计了结构紧凑的新型复合功率分流装置,推导了该功率分流装置的运动学和动力学关系式.通过集成并匹配两电机,构成了新型电子式无极变速器,应用杠杆法对其进行结构等效简化,并对其电功率分流特性和系统传动效率进行了分析,提出了增加两制动器的结构优化方案.建立了搭载该变速箱的混合动力系统数学方程,应用等效杠杆模型对系统的工作模式和控制策略进行分析,并利用离线仿真对结构优化前后的整车动力性和燃油经济性进行了对比验证.研究结果表明:采用优化方案后,系统增添了发动机直驱模式和3种纯电动模式,使得其动力性和经济性分别提升了8.6%和5.6%.

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2015年, 第28卷, 第3期　刊出日期：2015-03-20

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