中国公路学报

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中国公路学报. 2015, 28(7): 0-0.

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层状地基中锚杆拉拔受力变形特性分析

陈昌富, 梁冠亭, 汤宇

中国公路学报. 2015, 28(7): 1-9,17.

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为了研究层状地基中锚杆受力变形特性,引入4种锚固界面荷载传递模型,给出了其统一数学表达式,并基于荷载传递法和传递矩阵法,选取适合各土层的锚固界面荷载传递模型,推导出了锚固体周边土体处于不同受力状态时的锚杆位移、轴力、剪应力计算式,并以工程实例检验了该方法的可行性以及荷载传递模型选取的合理性;讨论了荷载传递模型、土层相对层序对层状地基中锚杆受力变形特性的影响。研究结果表明:土层力学性质及其层序对锚杆影响较大,在对层状地基中锚杆设计计算时,各土层应该选用适合其力学性质的荷载传递模型,否则将直接影响到对锚杆承载力以及位移的准确估计。

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地裂缝带路基土的压缩特性及防治对策

卢全中, 吴辉龙, 彭建兵, 胡鹏, 刘阳

中国公路学报. 2015, 28(7): 10-17.

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通过侧限压缩和三轴压缩试验以及野外调查,分析了裂隙和含水率对裂缝带土压缩性质的影响,总结了地裂缝带路面的4种变形破坏形式,提出了公路地裂缝灾害的避绕、适应和减缓等综合防治措施。试验结果表明:侧限压缩条件下,裂缝带土在0~50 kPa和大于200 kPa时的压缩性明显大于非裂缝带土;三轴压缩条件下,裂缝带土中裂隙的变形方式有压缩变形、剪切变形、纵向拉张变形、横向拉张变形和旋转变形5种,裂隙的局部变形特征决定了裂缝带土的整体变形方式;同一裂缝带土的强度随着含水率的增大而降低。

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土体含水状态对黄土边坡剥落病害产生的影响

叶万军, 赵志鹏, 杨更社, 奚家米, 张宇宇

中国公路学报. 2015, 28(7): 18-24.

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对不同含水状态下的土试样开展宏观裂缝分析及室内直剪试验,研究黄土试样在不同含水状态下裂隙发育扩展过程,分析在不同干湿循环次数、不同增湿、减湿变化幅度条件下剪切强度的变化规律,探讨黄土体含水状态对边坡剥落病害的影响。结果表明:洛川黄土粘粒含量大,土体吸水性强,崩解性强;在增湿、减湿过程土体内部均会产生裂隙,土体结构发生不同程度的破坏;随着干湿循环次数及循环幅度的增加,土试样表面裂隙不断扩展、延伸,内部结构破坏程度增加;当土体内部某个优势面贯通时,沿着优势面发生剥落病害。

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水、温拌剂对沥青-集料界面粘附能力的影响

季节, 索智, 文博, 石越峰, 徐世法

中国公路学报. 2015, 28(7): 25-30.

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为评价水、温拌剂对沥青-集料界面粘附能力的影响,基于表面自由能理论,建立了无水及有水条件下沥青-集料和温拌剂-沥青-集料界面的粘附模型,计算无水及有水条件下沥青-集料和温拌剂-沥青-集料之间的粘附功,构建能量参数E_P1和E_P2,利用能量参数的大小来分析水、温拌剂对沥青-集料界面粘附能力的影响规律。结果表明:在无水条件下,温拌剂的加入可以提高沥青-集料界面的粘附能力;但在有水条件下,温拌剂对水的敏感性极强,其加入使得沥青-集料界面的粘附能力急剧下降。

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多梁式钢-混组合小箱梁横向受力性能

项贻强, 李少骏, 刘丽思, 赵荐

中国公路学报. 2015, 28(7): 31-41,51.

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为提高多梁式钢-混组合小箱梁的横向受力性能,针对横梁相对抗弯刚度小的特点,提出采用弹性支承连续梁法分析横梁受力的实用方法。将横梁比拟为弹性支承连续梁,用初参数法计算其反力影响线,鉴于箱形主梁抗扭刚度大,导出了支承反力的修正公式;进而为避免混凝土桥面板开裂,提出了在桥面引入横向预应力体系的处置方法,对1个简支钢-混组合桥的横向预应力进行了设计配筋,给出了相应的数值分析结果。研究结果表明:弹性支承连续梁法计算的横梁内力与有限元计算结果相比,两者控制截面结果误差一般在10%以内;未施加预应力时混凝土桥面板将出现过大的拉应力,施加横向预应力能改善混凝土板的横向受力,保证全跨混凝土板横向受压;横向预应力对结构的竖向挠度影响很小,不影响结构的整体变形。

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寒流降温下混凝土箱形墩负温差效应的实测与分析

方志, 马智慧, 张文伟

中国公路学报. 2015, 28(7): 42-51.

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为了提出混凝土箱形墩合理的负温差分布模式并准确计算温差应力,对混凝土箱形墩寒流降温作用进行了连续观测,并基于观测结果及温度场和温致效应的参数分析,研究了大气降温速率、大气降温幅度和壁厚变化对温差分布的影响,确定了不同壁厚箱形墩负温差分布模式。结果表明:寒流降温作用下,混凝土箱形墩各侧温差分布基本一致;壁厚不同的箱形墩,其负温差分布模式不同;在相同大气降温幅度下,降温时刻的初始温度分布对箱形墩降温过程中的结构反应增量影响较小;对壁厚0.6 m的箱形墩,大气降温20 ℃所导致负温差产生的横向拉应力可达3.562 MPa。

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正交异性钢桥面板焊缝疲劳性能评估方法

崔闯, 卜一之, 张清华

中国公路学报. 2015, 28(7): 52-57,76.

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以港珠澳大桥正交异性钢桥面为例,采用足尺模型试验和仿真分析,研究热点应力法在正交异性钢桥面板这类受力复杂结构疲劳强度评定的合理性与准确性,并结合其他足尺模型试验加以验证。研究结果表明:采用热点应力法评价复杂应力状态下疲劳细节结果离散性相比名义应力法而言显著降低;热点应力法考虑了各构造参数的影响,相比名义应力法,疲劳细节强度等级明显减少;对于U肋与横肋的连接焊缝这一典型的疲劳易损部位而言,可采用对应200×10⁴ 次常幅疲劳循环的疲劳应力强度为90 MPa的S-N曲线进行其疲劳性能评价。

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内嵌CFRP筋加固混凝土梁桥界面特性研究的宽缺口梁法

任振华, 曾宪桃, 周丰峻

中国公路学报. 2015, 28(7): 58-65.

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为了使CFRP筋加固混凝土梁桥界面特性研究更精确,针对混凝土梁作为受弯构件受力时,不考虑混凝土抗拉强度的基本假定,共浇筑19根钢筋混凝土梁,研究和对比CFRP筋加固宽缺口混凝土梁、CFRP筋加固不带缺口的混凝土梁和未加固的对比混凝土梁的力学特性、CFRP筋-混凝土界面的滑移特性及粘结剪力大小。研究结果表明:CFRP筋对宽缺口混凝土梁的加固效果和对普通混凝土梁的加固效果相近;可以用宽缺口梁来研究CFRP筋-混凝土界面上的粘结剪应力及滑移特性,CFRP筋-混凝土界面滑移和应变易测,外露的CFRP筋受力明确;回归得到的CFRP筋-混凝土界面的平均剪应力与界面剥离承载力的表达式简洁,可用于工程实践。

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土体-隧道群相互作用体系地震响应研究

王国波, 王亚西, 于艳丽, 陈斌

中国公路学报. 2015, 28(7): 66-76.

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针对新出现的土-隧道群相互体系,以某实际紧邻多孔交叠盾构隧道工程为研究背景,建立了土体-隧道群相互作用体系计算模型,通过全面的参数分析探讨了该复杂体系的地震响应规律。考虑的主要影响因素包括土体方面(土的分层特性)和隧道方面(隧道的半径、空间间距、埋深),并采用等价线性化方法考虑了土体的非线性特性。结果表明:隧道的半径、埋深和空间间距对场地土和隧道的地震响应影响显著;对于复杂的土体-隧道群体系而言,由水平地震动引起的土体竖向加速度响应应引起足够的重视。

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在役公路隧道素混凝土衬砌裂缝稳定性分析

王亚琼, 刘占良, 张素磊, 邱军领, 谢永利

中国公路学报. 2015, 28(7): 77-85.

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为评判运营公路隧道衬砌结构裂缝的稳定性,建立了一种基于断裂力学的公路隧道素混凝土衬砌裂缝稳定性理论分析方法。结合85座公路隧道检测出的3 561条衬砌裂缝,从衬砌裂缝类型、分布位置、所处围岩级别、裂缝长度与宽度等方面系统总结了衬砌裂缝的规律;基于断裂力学理论将素混凝土衬砌裂缝划分为Ⅰ型裂缝和Ⅰ-Ⅱ型复合裂缝,并结合2种裂缝的断裂判据建立了裂缝稳定性系数f;采用有限元软件ANSYS的断裂模块可计算出衬砌裂缝尖端的应力强度因子,进而得到f值,并据此对衬砌裂缝的稳定性进行判定。结果表明:在恒定围岩压力作用下,基于断裂力学的公路隧道素混凝土衬砌裂缝稳定性分析方法可实现对在役公路隧道素混凝土衬砌裂缝稳定性的评判。

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基于风险评估技术的城市快速路多匝道协调控制时机研究

涂辉招, 孙立军, 高子翔

中国公路学报. 2015, 28(7): 86-92,101.

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为了避免城市快速路通道内多匝道协调控制过晚导致的大面积交通拥堵,保证交通流长时间顺畅,对多匝道协调控制时机进行了研究。采用通道交通状态突变来表征交通流的不稳定性,再利用风险评估技术集成网络交通流量和交通流不稳定性2个关键元素,构建了确定控制时机的模型,并提出了相应的网络交通流稳定性控制指标(Production Stability,PS),其相应的控制时机模型通过实际交通数据进行了验证。结果表明:当通道上累积车辆数达到PS指标阈值时即为通道匝道控制时机;PS指标既可保持通道具有较高的网络交通流量,又可保持通道交通流的稳定性。

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高速公路建设对区域综合发展的空间溢出效应研究

储成龙, 张智慧, 谢娜

中国公路学报. 2015, 28(7): 93-101.

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为探索高速公路建设对区域发展的空间联动影响规律,在道路绩效空间溢出效应数理分析的基础上,以宁夏“同心—沿川子”高速公路项目为例,利用因子分析合成高速公路影响区县综合发展指数,选择典型道路绩效表征变量,构建道路投资绩效空间滞后模型,对“同心—沿川子”高速公路建设影响区域综合发展的空间溢出效应进行评价。结果表明:随着“同心—固原”、“固原—什字”和“什字—沿川子”3期高速公路阶段性施工通车,道路投资空间效应呈现短期正向溢出、中期负向溢出、长期均衡的动态变化规律。建议在高速公路投资决策时充分考虑区域经济活动特点,发挥交通项目建设对区域空间均衡发展的正向带动作用。

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货运站场选址分配问题的两阶段决策优化:以中国延安为例(英文)

王来军, CHIEN S I J, 赵建有, 胡大伟, TETER J

中国公路学报. 2015, 28(7): 102-114.

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研究了一种货运站场的选址分配问题,它是一类容量受限且需求随机的多设施选址问题。针对该问题提出一种两阶段决策优化方法:第1阶段为选址决策,发生在站场实际建设前;第2阶段为分配决策,发生在站场建设后、实际运营前。选址和分配2个阶段在模型求解时同步完成。基于场景规划理论建立了对应的容量受限型数学模型,该模型的建设费用和运营费用同站场容量成比例,同时约束条件考虑了规划的阶段性需求,更贴近实际情况。设计了采用符号编码策略的遗传算法,算法的编码方式不仅极大缩小了搜索规模和计算复杂度,而且能消除很多遗传算法的实施限制。针对中国的一个国家级枢纽规划问题,应用两阶段优化方法,基于实际统计数据,建立具体的数学模型并运用所设计的算法进行求解,得到不同场景下的选址分配结果,给出了相应的情况分析。

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基于遗传算法的液罐车侧倾稳定性模型

李显生, 于迪, 张景海

中国公路学报. 2015, 28(7): 115-120.

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为了研究液罐车罐体几何尺寸对整车侧倾稳定性的影响,基于准静态方法建立了椭圆形截面罐体内液体晃动的质心运动和整车倾覆力矩求解方程,并推导出液罐车侧倾响应动力学方程,将2种方程进行联合仿真,得到液罐车侧倾响应动力学模型。以不同充液比的液体质心高度和整车倾覆力矩为优化目的,运用改进型遗传算法对液罐车罐体进行优化。结果表明:椭圆形液罐车的侧倾稳定性较圆形截面更好;椭圆形截面液罐车罐体的最优几何尺寸为长轴1.64 m,短轴1.2 m;最优椭圆截面尺寸液罐车的侧倾稳定性较其他尺寸液罐车有所提高。

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超低马赫数空腔流诱发自激振荡数值模拟

汪怡平, 王文龙, 杨雪, 邓亚东, 苏楚奇

中国公路学报. 2015, 28(7): 121-126.

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为了揭示超低马赫数空腔流诱发自激振荡的机理,通过引入弱可压缩流体模型并采用大涡模拟对空腔内的瞬态流场和压力脉动进行了计算。将计算获得的腔内压力脉动与低噪声风洞测试结果进行了对比,以验证计算方法的可靠性。结果表明:弱可压缩流模型的大涡模拟能较为准确地预测超低马赫数空腔流自激振荡的频率与幅值;频率分布显示振荡具有准谐振的特点;空腔内的流场结构和开口处涡的运动表明自激振荡的产生机理为空腔前缘的涡旋脱落后击打在空腔的后缘,产生压力回弹,回弹的压力波传到上游进一步加剧了涡旋的脱落。

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2015年, 第28卷, 第7期　刊出日期：2015-07-20

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