中国公路学报

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中国公路学报. 2016, 29(9): 0-0.

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中国公路学报. 2016, 29(9): 0-0.

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加筋土边坡稳定分析安全判据和标准研究

陈祖煜, 章吟秋, 宗露丹, 韩黎明, 詹成明

中国公路学报. 2016, 29(9): 1-12.

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为了研究加筋结构稳定分析的安全判据和相关标准,基于库仑理论计算加筋土边坡安全系数的方法,将可靠度理论应用于目标可靠度指标为3.7、允许安全系数为1.34（较未加筋边坡的规范值略高）的一个典型算例中；并假定黏聚力c、摩擦因数f和筋材强度T的变异系数分别为0.2,0.1和0.07，获得其分项系数标定值为γ_c=1.38，γ_f=1.26和γ_T=1.05。基于相对安全率的概念，通过改变坡高、坡度和其他材料参数对上述标定值进行普适性论证；并采用承德机场工程实例对标定值进行了验证。结果表明：分项系数的标定值与国内外相关规定接近；普适性论证中良好的回归结果证明标定的允许安全系数和分项系数值与对应的可靠度指标具有同一风险控制标准；特别需要指出的是，随着坡度的增加相应安全指数的变化是平稳的，因此人为地将结构分类为墙或边坡是没有必要的。

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刚柔同轴组合桩加筋路堤力学特性试验(英文)

王新泉, 张霆, 齐昌广, 崔允亮, 张世民, 陈华顺

中国公路学报. 2016, 29(9): 13-20.

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通过现场试验研究了刚柔同轴组合桩（简称CRFC桩）的桩土荷载分担比、地表沉降、深层水平位移等随路堤荷载和时间的变化规律，并与排水固结法和水泥搅拌桩进行了对比。研究结果表明：①路堤填筑初期荷载主要由桩间土承担，且填筑期内桩间土压力逐渐向CRFC桩转移，然而路堤荷载较小时，荷载转移不明显；②CRFC桩施工引起的超孔隙水压力消散较快，相比较而言复合地基中CRFC桩施工过程及路基填筑过程中上部孔隙水压力变化较大，下部变化不明显；③随着路堤荷载的增加，路堤侧向变形速率减低，且侧向变形在监测后期有一定的恢复变形；④与其他处理方式相比，CRFC桩复合地基的总沉降量和工后沉降量小，且沉降收敛快，沉降主要发生在路堤填筑期。

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多年冻土拓宽路基差异沉降特征分析

袁堃, 汪双杰, 牛富俊, 陈建兵, 李金平

中国公路学报. 2016, 29(9): 21-28.

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为了分析多年冻土拓宽路基差异沉降变形特征及形成机理，在青藏公路楚玛尔河地区开展了冻土拓宽路基试验研究，分析了路基拓宽后冻土地温、冻土上限、路基变形、新旧路基差异沉降变化特征以及拓宽路基对旧路的附加影响。结果表明：冻土路基拓宽后改变了坡角处原有的水热交换条件，造成新建拓宽路基下部多年冻土出现迅速升温退化；现场路况调查以及分层沉降监测显示新建拓宽路基在运营后发生大幅沉降变形，沉降主要集中在新旧路基结合处，变形主要来自于地表下2~3 m处土层的压缩固结，该层土处于原天然地表下冻土上限附近，表明冻土融化下沉是导致拓宽路基发生沉降的主要原因；新旧路基间差异沉降量达到6 cm，造成路基横坡改变率达到0.8%，超过《公路路基设计规范》（JTG D30—2015）中横坡改变率0.5%的上限要求；路基拓宽后使得黑色路面宽度增加，进而导致吸热量增加，加之拓宽路基产生的附加荷载，导致旧路中心处沉降在路基拓宽后初期内迅速发展。

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超固结土次固结系数的时间效应

胡亚元, 杨平, 余启致

中国公路学报. 2016, 29(9): 29-37.

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为解释公路路基在超载预压加固后工后沉降仍大于预测结果的现象，通过Bjerrum蠕变图及切线次固结系数定义分析了超固结土次固结系数的时间效应，建立了相应的次固结系数随时间增长的双曲线理论模型。鉴于实际土体的次固结特性比Bjerrum蠕变图揭示的复杂，故结合土工试验对该理论模型进行修正，提出更具普适性的次固结系数随时间增长关系式，并建立了与其相一致的工后次固结沉降公式，供超载预压工程估算工后沉降使用。研究结果表明：超固结土次固结系数不仅与有效应力定义的超固结比有关，而且也与次固结发展时间有关；当有效应力超固结比较小时，土体的次固结系数初期随时间迅速增长，后期可近似地认为其为常数；当有效应力超固结比较大时，土体的次固结系数初期随时间变化缓慢，但后期将有明显的发展，故次固结系数的长期时间效应不容忽略，在评估超载预压地基的工后沉降时应引起足够重视。

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振杆密实法加固液化地基施工扰动与影响因素试验

程远, 刘松玉, 朱合华, 杜广印, 刘学增, 王莎

中国公路学报. 2016, 29(9): 38-44,52.

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采用十字形振杆密实技术进行了加固粉土地基现场试验，研究了振杆施工导致的超静孔压变化，并与采用瑞典振动翼方法的地表振动影响范围与加固效果进行比较。分析了振点间距、激振力、振杆形式等主要因素对振杆密实加固效果的影响。结果表明：反插和留振工艺对加固效果影响不大；单孔加固径向半径为1.2~2.7 m；十字杆安全施工距离大于2 m，优于瑞典翼；小振点间距的密实叠加效应明显；激振力适当增加可提高加固土体均匀性；十字杆上设计开口可增加与土接触、提高振幅,利于能量传递。

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钢-GFRP-混凝土组合梁受弯性能试验

王文炜, 黄辉, 戴建国, 郑宇宙

中国公路学报. 2016, 29(9): 45-52.

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为研究钢与GFRP-混凝土空心组合板通过不同连接方式形成组合梁的受弯性能，对3根组合梁试件进行了静载试验研究。3个试件中钢梁与GFRP-混凝土组合板间的连接方式分别为环氧树脂胶结及栓钉连接。通过比较不同连接方式下组合梁截面应变、跨中挠度、界面相对滑移的变化规律，验证了环氧树脂胶层及抗剪栓钉分别作为组合梁界面连接件的可行性。基于不同连接方式下组合梁的破坏模式，给出了栓钉连接方式下组合梁抗弯承载力的简化计算方法。研究结果表明：环氧树脂胶结组合梁的破坏模式为剪弯段GFRP板沿纵向剪切破坏，栓钉连接组合梁的破坏模式为典型的弯曲破坏；栓钉连接件较环氧树脂胶层表现出更高的界面剪切刚度；栓钉连接组合梁的抗弯承载力约为环氧树脂胶结组合梁承载力的2倍。

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悬索桥双吊索尾流弛振的失稳区间研究

肖春云, 李寿英, 陈政清

中国公路学报. 2016, 29(9): 53-58,67.

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为了更清楚地认识大跨度悬索桥双吊索发生风致大幅振动的机理，以双吊索为研究对象，制作了双吊索试验模型。在顺风向间距为1~11倍吊索直径，横风向间距为4倍吊索直径的尾流区域内进行了多工况的尾流圆柱测力风洞试验，研究了尾流圆柱的平均气动阻力系数C_D、平均气动升力系数C_L随空间位置的变化规律；在此基础上，对平均气动力系数进行空间多项式拟合，运用多元函数偏导数的求导法则求得平均气动力系数C_D，C_L对空间坐标的偏导数，运用线性结构稳定性判别理论中的Routh-Hurwitz稳定性判据研究了尾流圆柱发生尾流弛振的不稳定区间。结果表明：尾流圆柱的C_D和C_L分别关于尾流中心线正对称和反对称分布，并在距离尾流中心线2倍直径范围内变化最为剧烈；正是由于C_D和C_L在尾流区域上的这种特殊的组合形式驱动了尾流弛振的发生，进一步证实了尾流弛振由气动刚度驱动的机理；尾流圆柱发生尾流弛振的失稳区间为条带状，宽约为1倍吊索直径，关于尾流中心线对称分布。

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沉井基础局部冲刷形态的体型影响效应与动态演化

梁发云, 王琛, 黄茂松, 李静茹

中国公路学报. 2016, 29(9): 59-67.

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针对砂土中沉井基础局部冲刷形态的体型影响效应开展波流水槽模型试验研究，并与中国、美国和新西兰规范的冲刷深度计算公式进行对比分析。试验设计了圆形和方形2种形状的沉井基础，在给定水深和流速条件下进行冲刷试验，重点考察了沉井基础的形状、尺寸和布置方式等体型因素的影响规律。研究结果表明：圆形沉井最大冲刷深度和冲刷范围分别位于迎水侧和背水侧的45°范围附近，其冲刷深度随着沉井直径增大而有所增大；根据圆形沉井周围冲刷形态的动态演变特征，可将其形成的局部冲刷形态分为清水冲刷区、动床冲刷区和冲刷沉积区3个典型区域；方形沉井的冲刷主要发生在方形角点的附近，在不同的角点位置，其冲刷程度有着明显的区别；与中国、美国以及新西兰规范的冲刷深度计算方法对比表明，这3种规范方法对于小直径沉井的计算结果与实测值均大致相当，但对于直径较大的沉井基础则都存在着显著的误差，需要进行适当的修正，以反映体型效应对于沉井局部冲刷深度的影响。

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低掺量钢纤维自应力混凝土受拉应力-应变全曲线试验

何化南, 杨嫚嫚, 陈旭, 贡金鑫

中国公路学报. 2016, 29(9): 68-74.

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针对目前实际工程中常用钢纤维掺量已降低至80 kg·m^-3以下，而现有的研究成果已不能完全为其应用提供依据的状况，设计了24组配筋低掺量钢纤维自应力混凝土棱柱体试件，开展钢筋和钢纤维共同限制作用下的自应力混凝土受拉性能的试验研究。试验通过拉伸试件中心配置的钢筋，由测试得到的荷载-应变曲线推导得出钢纤维自应力混凝土受拉应力-应变全曲线。在全曲线的推导过程中，依据对钢纤维自应力混凝土膨胀初始自应力值的研究，把自应力消压（抵消初始自应力）过程引入到钢纤维自应力混凝土受拉应力-应变全曲线中，并建立了配筋低掺量钢纤维自应力混凝土受拉应力-应变全曲线公式；同时根据试验结果统计回归曲线中的相关参数。研究结果表明：所建立的全曲线表达式是一条完全不同于普通混凝土受拉应力-应变的曲线，其上升段是与配筋率和钢纤维掺量有关的多项式，下降段是仅与钢纤维掺量有关的负指数表达式。

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UHPC-钢轻型组合桥面弧形切口受力分析

张龙威, 赵华, 谭承君, 邵旭东, 曹君辉

中国公路学报. 2016, 29(9): 75-81.

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为解决正交异性钢桥面结构中的疲劳开裂问题，提出了一种新的结构体系——超高性能混凝土（UHPC）-钢轻型组合桥面结构，并应用于佛陈新桥。重点研究钢桥面受力最复杂的横隔板弧形切口位置的受力状态，基于传统沥青铺装和UHPC铺装两幅桥（佛陈新桥）的对比试验，选用35 t和45 t三轴车分别作为标准车和超重车分3个工况加载（正U肋、骑U肋、U肋间），得到弧形切口位置最不利的受力状态。通过试验数据校订有限元模型，采用《公路桥涵设计通用规范》中的550 kN标准车进行加载，计算出不同工况下弧形切口位置2个主要疲劳细节的热点应力，并对其进行疲劳评估。研究结果表明：在同一工况下，2种结构（沥青铺装的钢桥面和UHPC-钢轻型组合桥面结构）中横隔板弧形切口各疲劳测点的应变分布规律相同;与沥青铺装层不同，UHPC层能与钢桥面协同受力，轻型组合桥面结构各疲劳测点的应变值明显低于传统沥青铺装钢桥面结构，实测的平均降幅为20%左右，最大降幅达到46.4%;疲劳评估中，UHPC幅各疲劳测点的热点应力幅（最大值为62.92 MPa）都低于疲劳极限值（69 MPa），确保佛陈新桥UHPC幅横隔板弧形切口在设计基准期内不开裂。

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“锈蚀-加固-锈蚀”RC梁力学行为及承载力试验

彭建新, 徐鹏, 唐皇, 张建仁, 刘扬

中国公路学报. 2016, 29(9): 82-89.

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为了研究锈蚀钢筋混凝土梁采用钢板加固后以及加固后二次锈蚀时的力学性能，通过设计9片试验梁（混凝土强度等级为C25，受拉钢筋的直径为22 mm），并将试件按照保护层厚度（25,30,35 mm）分成3组，每组包括1片锈蚀梁、1片锈蚀加固梁和1片锈蚀加固再锈蚀梁，其中锈蚀梁和锈蚀加固梁的设计锈蚀率为10%，锈蚀加固再锈蚀梁的设计锈蚀率为15%。通过对试件梁进行单点加载的方式，分析了试件梁的跨中截面应变、挠度、裂缝开展规律、破坏模式和承载力状况。试验研究表明：锈蚀梁和锈蚀加固梁的跨中截面应变基本符合平截面假定，而锈蚀加固再锈蚀梁总体上不再符合此假定，同时钢板提高构件承载力的本质是增加截面的受压区高度；锈蚀梁在钢筋屈服后挠度出现突变，而锈蚀加固梁和锈蚀加固再锈蚀梁由于钢板能够承担部分荷载，挠度随荷载变化较为平缓；锈蚀梁在锈蚀率较小时表现为适筋梁破坏，而锈蚀加固梁和锈蚀加固再锈蚀梁均表现为斜拉破坏；受拉钢筋的锈蚀和混凝土的劣化，使得部分锈蚀加固梁二次锈蚀后的极限承载力比锈蚀梁低，钢板的加固效果完全被抵消；在保护层和钢板厚度相同时，当主筋锈蚀的不均衡性越大，梁的极限承载力越小，当主筋锈蚀较均衡时，二次锈蚀率每增加1%，极限承载力下降10~15 kN。

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不同位移函数对箱梁剪力滞效应的影响

肖军, 李小珍, 刘德军, 刘晨光, 肖林

中国公路学报. 2016, 29(9): 90-96.

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为方便利用不同位移函数进行箱梁剪力滞效应分析，针对荷载对称作用于腹板位置的剪力滞问题，以抽象函数作为位移函数形式，采用基于最小势能原理的变分法，推导了箱梁剪力滞的控制微分方程及其解析解；同时，利用编制的箱梁剪力滞分析程序，大致分析了不同位移函数对箱梁剪力滞效应的影响。结果表明:采用抽象位移函数推导得到的剪力滞控制微分方程与采用具体位移函数得到的控制微分方程，形式上是一致的，但前者得到的Reissner参数不仅跟截面特性参数有关，还与位移函数形式相关，而后者由于采用的是特定的位移函数形式，因而只与截面特性有关；将二次、三次及四次抛物线函数作为具体的位移函数代入到有关公式中得到的剪力滞控制微分方程及Reissner参数，与直接采用相应位移函数进行变分法分析得到的结果完全一致;简支梁受集中荷载作用及悬臂梁受均布荷载作用下，采用不同的位移函数计算得到的正应力或剪力滞系数分布结果与实测值吻合较好，采用不同的位移函数形式分析得到的最大剪力滞系数比较接近，但是在顶板悬臂部分和顶板中心附近，剪力滞系数差异较大，即剪力滞分析精度受所选取的位移函数的影响。

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地震动强度指标与大跨度刚构桥梁损伤的相关性

蒋崇文, 易伟建, 庞于涛

中国公路学报. 2016, 29(9): 97-102.

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为了研究地震动参数与大跨度刚构桥梁结构损伤的相关性，选取了国内外355条地震动记录，并从现有文献中选择了29个具有代表性的地震动参数来做相关性分析。以一座典型的高墩大跨连续刚构桥为工程背景，采用OpenSees作为动力分析平台，建立能够考虑材料刚度退化的非线性有限元分析模型，通过回归分析，建立各地震动参数独立的概率性地震需求模型，得到地震动强度与桥梁结构最大响应（墩底单元曲率以及墩顶和支座的位移）和桥梁损伤之间的相关性，并且对不同地震动强度指标进行分析和比较。结果表明：不同地震动强度指标与桥梁响应和损伤的相关性差别很大，其中峰值速度（PGV）、持续最大速度（SMV）、反应谱速度峰值、Housner强度与结构响应有很高的相关性，1 s周期对应的谱参数、峰值速度（PGV）、Arias强度以及Housner强度与结构损伤有很高的相关性；而峰值加速度PGA、峰值加速度与峰值速度的比值、位移均方根值以及卓越周期与桥梁结构最大响应和结构损伤的相关性较差；对于周期较长的大跨度刚构桥，推荐使用PGV等具有较好相关性的地震动强度指标进行地震易损性分析和地震风险评估。

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考虑固结影响的双洞盾构隧道非同步施工引起的土体变形研究

张稳军, 苏忍, 张高乐, 金明明, 孔恒, 小泉淳

中国公路学报. 2016, 29(9): 103-110,151.

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为了研究双洞盾构隧道非同步施工时施工进度差对沉降的影响，尤其是先行隧道施工对周围土体扰动后的固结沉降影响，基于Peck公式和现有研究成果，通过考虑隧道开挖后的固结沉降影响，提出了可计算双洞盾构隧道非同步开挖引起的地表及深部土体变形公式。基于北京地铁十四号线枣营站—东风北桥站区间盾构隧道的实测结果，验证了提出的理论计算公式具有一定的合理性和适用性，并针对该工程进行了单一土层和多层土体的沉降槽规律分析。研究结果表明：隧道覆土厚度相同的条件下，多层土体与单一黏性土层相比沉降槽的宽度减少了40%，深度增加了29%，与单一砂层相比沉降槽的宽度增加了22%，深度减少了28%。

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富龙石质高陡边坡下棚洞适用性及联合支护效果分析(英文)

马国民, 李国锋, 杨磊, 秦鲜卓, 王浩

中国公路学报. 2016, 29(9): 112-120.

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以石质高陡边坡下修建富龙高速公路为例，分析了深挖路堑的劣势，提出并成功实施了柱式棚洞的变更方案；进而针对全断面开挖法，在对边坡自稳性分析的基础上，采用有限元法分别模拟了半暗挖地段采用与不采用联合支护（微型倾斜锚桩、锚杆、喷射混凝土的组合）时地层的受力及变形，定量分析了联合支护的效果，进行半暗部开挖后由于自重应力场导致的位移最大约2.1 mm，而施做联合支护对降低位移作用微弱，反而提高了部分围岩区域的内部应力值，加剧了边墙围岩内部的应力集中，说明完整性、均质性较好的石质高陡边坡下采用联合支护对抑制地层变形、改善地层受力状况效果不明显。研究结果表明:富龙线石质高陡边坡下修建公路时优先采用棚洞方案是可行的，且在此条件下修建棚洞时可根据情况改进微型倾斜锚桩、锚杆、喷射混凝土的联合支护方式。

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高速公路分流区事故扩散最早恢复时间敏感性分析

王建军, 李维佳, 金书鑫

中国公路学报. 2016, 29(9): 121-127.

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为给交通事故情况下的高速公路安全管理提供可靠的措施建议，应用交通流理论分析高速公路分流区交通事故影响传播，得到事故最早恢复时间计算模型，并通过选取典型的不确定因素、变动范围及变动间距，建立单因素敏感性分析图，以单因素敏感性分析中敏感性较强的3个不确定因素构建多因素敏感性分析表和分析图，在此基础上，采用MATLAB最小二乘法回归分析进行曲面拟合，得到了简化的高速公路分流区最早恢复时间计算函数式。研究结果表明：影响高速公路分流区事故最早恢复时间的不确定性因素敏感性由强到弱依次为主线上的交通量、事故结束时间、事故点到分流点的距离、自由流车速；与最初的事故最早恢复时间计算模型相比，该简化模型为复杂环境下的事故管理和车辆控制提供了更为有效的判决依据。

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历史街区慢行交通分担量的博弈预测方法

王秋平, 华震, 孙皓

中国公路学报. 2016, 29(9): 128-135.

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通过广义费用的方法对影响出行方式选择的各种因素统一量化，建立了基于广义利润最大化的历史街区出行方式完全信息动态博弈模型。从各种影响因素及指标方面对街区内步行、自行车、公交、小汽车等出行方式进行竞争博弈，通过迭代求模型的Nash均衡解预测历史街区内部慢行交通的最优分担量；并以郑州市书院街历史街区为例对模型进行了验证。研究结果表明：未来一段时间内，书院街历史街区内部步行和自行车的分担量将分别有2.86%和1.23%的增长，慢行交通整体所占的比重将会有4.09%的增长率，街区内慢行交通将分担70%左右的出行量；基于广义利润最大化的历史街区出行方式动态博弈模型，能够跳出常规交通预测的思路，通过广义费用对影响各种出行方式选择的不确定性影响因素进行统一量化分析，可对未来交通量的变化提供准确客观的预测结果。

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基于动态LTR的客车防侧翻控制

宗长富, 韩小健, 赵伟强, 温占宇

中国公路学报. 2016, 29(9): 136-142.

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为提高客车在行驶过程中的防侧翻控制能力，提出了一种基于动态LTR的客车防侧翻控制策略。首先，为提高车辆模型的精度，在建立三自由度参考模型的基础上，利用TruckSim软件辨识不同载荷、不同车速和不同转向盘转角下模型的侧倾角刚度，为开发有效的防侧翻控制策略奠定基础。其次，考虑客车在实际行驶过程中横向载荷转移的时变性和传统固定LTR的局限性，借助TruckSim软件，计算不同载荷、不同车速和不同转向盘转角下的动态LTR来实现车辆动态特性的精确预测;为保证客车防侧翻控制策略运行的实时性，运用PID控制算法决策最优补偿横摆力矩，采用差动制动方法对客车进行防侧翻控制。最后，为验证防侧翻控制算法的有效性和准确性，搭建基于商用车电子制动系统的硬件在环试验台，通过选取典型测试工况对提出的客车防侧翻控制策略进行硬件在环验证。结果表明:在相同工况下，满载客车比空载客车更易发生侧翻；提出的客车防侧翻控制策略可以准确识别车辆的侧翻状态，弥补了采用传统固定LTR识别侧翻状态的不足；制动系统能迅速对客车进行防侧翻控制，在客车未发生侧翻的情况下，LTR值最大能减少32.5%，有效提高了客车的侧翻稳定性。

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基于B样条理论的平行泊车路径规划

李红, 王文军, 李克强

中国公路学报. 2016, 29(9): 143-151.

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为降低泊车系统操作难度，并提高泊车成功率，提出基于B样条理论的平行泊车路径规划方法。为实现安全泊车，综合考虑平行泊车碰撞情况，建立避障约束函数；为保证泊车路径的可跟踪性，建立车辆方向盘转向角度和转向角速度约束函数；综合车辆停放要求，以B样条路径曲线控制点为变量，以泊车终点处车身方位角最小化为目标，建立了含有多个非线性约束的泊车路径函数。对多个泊车工况进行路径规划，并使用Simulink软件进行路径跟踪仿真。结果表明:基于B样条理论的泊车路径规划方法，可得到曲率连续、变化缓慢的泊车路径，且满足泊车避障约束、方向盘转向角度和转向角速度约束、车辆停放要求;当车速不高于限定值时，车辆可严格沿目标路径行驶，最终完成泊车任务；基于B样条理论的泊车路径设计方法，简化了车辆速度控制，降低了泊车难度，有助于提高泊车成功率。

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自适应路况的插电式混合动力汽车能量管理策略

欧阳, 周舟, 唐国强, 孙瀚文, 张雪钊

中国公路学报. 2016, 29(9): 152-158.

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为了在不牺牲油耗和行驶里程的条件下优化插电式混合动力汽车的能量分配过程，提升插电式混合动力汽车的节能潜力以及续航能力，提高插电式混合动力汽车能量管理策略的鲁棒性，以等效燃油消耗最小策略为基础，结合车辆对行驶路况变化的适应性研究，制定了相应的能量管理策略。以标准工况数据为基础开发车辆行驶路况识别器，在标准工况中选取相关的特征值参数，建立特征值参数矩阵。利用标准工况特征值参数矩阵训练BP神经网络识别器，使之能够完成对不同行驶路况的识别。将识别后的路况结果传递给以等效燃油消耗最小策略为基础的能量管理策略，针对不同的行驶路况给出能量流动的优化控制。研究结果表明：在完成对行驶路况的自适应识别之后，插电式混合动力汽车的发动机工作点更加集中在BSFC曲线附近，发动机工作在高效率区间的频率提升；使用自适应路况能量管理策略的插电式混合动力汽车，根据识别后的路况可灵活调整发动机和电池的能量输出，降低油耗并保护了电池的寿命。

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2016年, 第29卷, 第9期　刊出日期：2016-09-20

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