中国公路学报

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中国公路学报. 2017, 30(9): 0-0.

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封一/四

中国公路学报. 2017, 30(9): 0-0.

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基于压力胶片技术的沥青混合料抗滑耐久性评价

王端宜, 王刚, 李智, 邵申申, 孙杨勇

中国公路学报. 2017, 30(9): 1-9.

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为评价沥青混合料的抗滑耐久性，自主研发了加速加载搓揉试验机，采用压力胶片测量技术，对经过0，2，4，6，8 h搓揉试验的不同类型沥青路面车辙板进行静载压力胶片试验，尝试采用压力胶片测量技术结合数据分析提出新的指标来评价沥青混合料的抗滑耐久性。采用0.2~0.6 MPa胶片和0.5~2.5 MPa胶片分别研究不同搓揉时间后的车辙板与轮胎静态接触的有效面积和应力集中效应，并通过压力胶片数据采集分析软件重构应力集中三维效果图。研究结果表明：不同搓揉时间下轮胎与路面接触的有效面积不同，搓揉时间越长接触面积越大，在0~8 h搓揉过程中有明显递增趋势；不同搓揉时间下轮胎与路面接触的应力集中效应不同，在0~8 h搓揉过程中应力集中效应有明显递减趋势；压力胶片测量技术能够很好地反映轮胎与路面间的真实接触状态和路面应力集中的衰减过程；相同原材料下，GAC-13级配的沥青路面抗滑性能及耐久性均优于AC-13；提出采用应力集中分布率和抗滑性能衰减率表征沥青混合料的抗滑耐久性，这2个指标与构造深度及摆值相关性良好，评价沥青混合料的抗滑耐久性具有足够的准确性及可靠度，为后续采用该指标设计优良抗滑性能的沥青混合料提供借鉴。

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沥青路面蠕变响应现场预估方法与试验

潘勤学, 郑健龙, 杨博, 查旭东, 刘宏富

中国公路学报. 2017, 30(9): 10-17.

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为了揭示在役沥青路面结构的黏弹特性，给基于黏弹性本构的沥青路面设计提供参考，针对现有沥青路面应变测试仍然基于弹性假设的现状，依据三维线黏弹本构理论，通过现场埋设应变和温度传感器，开展不同温度与轴载作用下的沥青路面静载蠕变试验。基于实测应变变化规律对现有表征沥青混合料黏弹性本构模型的适用性进行了判别，并分析温度、偏应力等外部影响因素对沥青层黏弹性参数的影响规律，由此建立沥青路面应变随外部因素变化的预估模型。结果表明：实测蠕变历时曲线呈现的黏弹特性很好地符合Burgers模型，拟合判定系数超过0.98；Burgers模型的4个参数（G₁，G₂，η₁及η₂）均随温度的提高而减小，随偏应力的增加而增大，与偏应力、温度分别呈良好的线性和指数函数关系，拟合相关系数均大于0.84，其中黏性参数η₁和η₂受温度和偏应力的影响显著；按应变预估模型计算得到的应变与同等工况下的实测应变历时曲线规律吻合，应变值的相对误差在10%以内，表明建立的基于三维黏弹本构关系的沥青面层应变预估方法合理、可行。

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掺入钢渣与偏高岭土水泥改性土的性能与微观机制

吴子龙, 朱向阳, 邓永锋, 刘华山, 查甫生

中国公路学报. 2017, 30(9): 18-26.

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围绕工业废弃钢渣再生利用、高性能地聚合物偏高岭土在改性土中应用以及水泥改性土性能提升这3个问题，设计了掺入钢渣与偏高岭土后水泥改性土的一系列室内试验，从击实特性、抗压强度以及劈裂抗拉强度3个方面阐述改性土的宏观性能；同时开展了SEM，XRD，TGA与MIP等微观试验，明晰水化产物生成以及微观结构与孔隙分布的内在机制，进而为废弃物再生利用与改性土性能提升奠定理论基础。宏观试验结果表明：钢渣对水泥改性土击实特性和力学强度有所改善；引入偏高岭土后，上述性能得到明显改良和提升，改良后力学强度与偏高岭土掺量之间呈现先增加后减小的规律，最优掺入比（偏高岭土与水泥质量比值）为1/3~1/2；劈裂抗拉强度与无侧限抗压强度之间成正比关系，斜率比值为0.83。微观试验结果表明：钢渣和偏高岭土掺入后，不能改变水泥改性土中水化产物的类型，但改变了水化产物的包裹形式和数量，使得试样的微观结构和孔径分布发生改变，这是2种材料提升水泥改性土宏观力学强度，但改良效果有明显区别的内在原因。

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风沙环境下混凝土路面受冲蚀形貌、损伤机理及工况预测

郝贠洪, 刘艳晨, 郭健, 何晓雁, 冯玉江, 江南

中国公路学报. 2017, 30(9): 27-33,50.

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为探究水泥混凝土路面长期遭受风沙环境下的冲蚀磨损损伤机理，根据中国西北地区风沙环境的特征，利用模拟风沙环境侵蚀试验系统研究水泥砂浆在风沙环境下的冲蚀磨损行为。通过冲蚀率来评价水泥砂浆受风沙冲蚀磨损程度，分析了不同冲蚀速度、不同冲蚀角度下水泥砂浆冲蚀率的变化规律；采用扫描电子显微镜（SEM）和激光共聚焦扫描显微镜（LSCM）观测水泥砂浆受冲蚀损伤的表面微观形貌，研究水泥砂浆受冲蚀损伤机理；运用相似理论分析实际工况冲蚀时间和室内模拟冲蚀时间的对应转化关系。研究结果表明：冲蚀角度恒定时，冲蚀率随着冲蚀速度的增大而增大；下沙率恒定、冲蚀角度在30°~90°时，冲蚀率的增长比较明显，近似成正比例变化，90°时冲蚀率达到最大；冲蚀角度是影响冲蚀行为的重要因素，低角度冲蚀时水泥砂浆表现为塑性变形，主要由水平方向的沙粒切削作用导致变形，高角度冲蚀时水泥砂浆表现为脆性破坏，主要由沙粒垂直方向的冲击作用导致材料表面产生冲蚀坑；试验中下沙率越大，由计算结果推算的实际工况中冲蚀磨损时间越长；研究结果可为风沙环境下水泥混凝土路面受磨损损伤研究提供依据。

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水平荷载作用下斜桩承载变形性状数值分析

曹卫平, 樊文甫

中国公路学报. 2017, 30(9): 34-43.

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为研究水平受荷斜桩的承载变形性状，采用有限元软件模拟了斜桩在水平荷载作用下的性状并与直桩进行了比较，分析了桩身倾角、桩顶竖向荷载对斜桩桩身水平位移、桩身弯矩及剪力的影响，研究了斜桩与桩侧土之间的挤压、剪切相互作用，对水平受荷斜桩有效桩长的影响因素进行了探讨。结果表明：正斜桩的水平承载力比直桩大，负斜桩的水平承载力比直桩小；桩身倾角对斜桩水平位移、桩身弯矩及剪力有较大的影响；正斜桩桩顶水平位移小于直桩，负斜桩桩顶水平位移大于直桩，桩身倾角越大，斜桩与直桩桩顶水平位移差异越大；正斜桩、负斜桩的桩身弯矩均小于直桩，桩身倾角越大，正斜桩桩身弯矩越小，负斜桩桩身弯矩越大；正斜桩及负斜桩桩身剪力均小于直桩，正斜桩桩身剪力小于负斜桩桩身剪力；桩顶竖向荷载对正斜桩、负斜桩水平承载力的影响不同，竖向荷载提高了负斜桩的水平承载力，削弱了正斜桩的水平承载力；水平受荷斜桩与桩侧土之间的相互作用以挤压为主，剪切作用较弱；水平受荷斜桩存在一个有效桩长，对于相同的土层，无论是正斜桩、负斜桩，其有效桩长基本相同；桩侧上部土体剪切模量增大对减小有效桩长有显著的影响，下部土体剪切模量变化对有效桩长影响不大。

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川西非饱和混合土土水特征曲线研究

崔凯, 林维康

中国公路学报. 2017, 30(9): 44-50.

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川西地区地质构造和气候条件复杂，交通荷载和降水入渗经常会引发处于非饱和状态的混合土公路路基变形过大或滑坡破坏，非饱和土的工程性质主要与其吸力值紧密相关。为掌握川西非饱和混合土矿物成分与初始干密度对其土水特征曲线的影响规律，针对川西山区3种崩坡积混合土，采用滤纸法和压力板仪法相结合的试验方案，缩短试验时间，测得各自在不同初始干密度下的土水特征曲线，并通过微观特征来分析宏观现象，探究混合土特征因素的影响机理。试验结果表明：矿物成分对土水特征曲线有显著影响，亲水矿物含量越高，基质吸力越大且曲线走势越平缓；反之，含有较多石英矿物和较少黏粒时，基质吸力通常较低；在相同基质吸力条件下，干密度越大，土体含水量也越大；同时，干密度对土水特征曲线的影响程度随着含水量的减小而增大。最后，采用Van Genuchten（VG）模型拟合川西混合土土水特征曲线，其拟合参数与颗粒级配、非饱和程度相关，拟合曲线与试验曲线吻合较好。

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钢筋混凝土墩柱抗爆性能试验（双语出版）

宗周红, 唐彪, 高超, 刘路, 李明鸿, 院素静

中国公路学报. 2017, 30(9): 51-60.

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为了研究爆炸冲击荷载作用下钢筋混凝土墩柱的动力响应特性、损伤破坏模式及破坏机理，考虑不同截面形式、长细比、混凝土类型、箍筋形式、轴压比5个参数，设计制作了11根钢筋混凝土墩柱试件，通过逐渐增大炸药量、减小炸药与墩柱的间距控制爆炸比例距离，进行中场爆炸及接触爆炸试验，同时基于霍普金森相似律，拟合得到了超压峰值与比例距离之间的关系公式。研究结果表明：非接触爆炸作用下，增大墩柱截面面积、使用钢纤维混凝土、方形截面形式、螺旋箍筋等措施能减小截面应变和抑制裂缝的发生，增强墩柱的抗爆性能；接触爆炸作用下，钢筋混凝土墩柱极易在炸药接触位置发生冲切破坏，局部损伤破坏非常严重，同时墩身出现了大量横向贯穿裂缝，接触爆炸下方形截面和轴向力对墩柱的抗爆性能不利；拟合关系公式可供工程结构抗爆设计人员参考，研究结果可供制定桥梁抗爆及其防护规范参考。

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悬索桥分体组合式沉井锚碇基础的设想与模型试验（双语出版）

穆保岗, 朱智荣, 龚维明, 赵学亮

中国公路学报. 2017, 30(9): 61-69.

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为降低传统沉井的下沉难度，同时保持传统大型沉井锚碇基础良好的承载性能，提出了一种下沉期分开设置、运营期组合共同承载的分体组合式沉井锚碇基础，并进行多组模型试验验证。基于大型锚碇基础的受力特点和相同下沉体积的原则，选取长、宽、高分别为400，200，800 mm的分体沉井，对钢制模型沉井在相同密实度的砂体中开展水平加载模型试验，以确定分体式沉井的合理间距；对比分析在相同水平荷载下传统沉井和分体组合式沉井在承载能力、位移方面的异同；测试并分析分体式沉井周边的土体抗力分布、位移变化以及在短期及长期加载情况下的发展趋势。结果表明：分体组合式沉井是一种可能替代传统大型沉井锚碇的基础形式，分体式沉井比传统沉井具有更好的水平承载性能；模型试验中前井承担的水平荷载比例为65%，远高于后井承担比例；在长期水平荷载作用下，与普通沉井破坏阶段的变形以转动为主不同，分体式沉井平动产生的位移比例约为60%；沉井变形达到稳定所需时间是土压力达到稳定时间的2倍左右，沉井前方土体的最终位移约为初始位移的3倍，且其参与程度随离开沉井的距离而衰减；研究结果为分体式沉井的实际工程应用提供了初步依据。

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钢-UHPC轻型组合桥面板横向受力性能

邵旭东, 郑晗, 黄细军, 彭勃

中国公路学报. 2017, 30(9): 70-77,85.

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为研究一种正交异性钢-超高性能混凝土（UHPC）轻型组合桥面结构，在局部车轮荷载作用下的横向受力性能与横向受力组成，进行了足尺模型静载试验和有限元数值模拟。静载试验对同一足尺模型分别进行了横向简支工况和横向悬臂工况的加载试验，通过边界条件的变化来模拟组合桥面板不同的受力状态，并将试验结果与有限元分析结果进行对比，验证有限元模型的正确性，而后利用有限元模型的分析结果，得到组合桥面板在局部车轮荷载下的横向受力组成。研究结果表明：组合桥面板在车轮荷载作用下，其横向受力局部效应明显，横向应力主要局限于荷载作用区域附近的两道U肋范围内；在车轮荷载影响区域内，由横肋弯曲产生的桥面板整体附加弯矩的影响很小，组合桥面受力以第3体系为主，相应截面弯矩达到了总弯矩的75%，而在其他区域，第3体系受力所占比重迅速衰减，组合桥面受力以第2体系为主；加载至300 kN时，组合桥面板受力仍处于弹性阶段，UHPC层顶面最大横向应力达到11.9 MPa仍未开裂，满足设计要求。

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滚石撞击桥墩动力响应试验

罗征, 王银辉

中国公路学报. 2017, 30(9): 78-85.

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为正确估计滚石撞击山区桥梁结构的动力响应，以中国西部山区中广泛采用的矩形桥墩为对象，利用45°，90°，135°不同高度重力摆锤下落，对3种不同截面尺寸（20 cm×20 cm，30 cm×30 cm，40 cm×40 cm）矩形墩柱进行冲击试验，从动态损伤扩展、墩柱撞击力及墩顶动力响应等方面研究矩形墩柱的冲击响应过程和破坏机理，并将墩柱撞击力时程曲线与中国《公路路基设计规范》（JTG D10—2016）及日本道路公团给出的等效静力撞击力计算公式进行对比和讨论。研究结果表明：冲击荷载作用下，墩柱可能出现整体损伤及局部损伤2种损伤形态，其中局部损伤出现在墩柱撞击区域，主要为剪切裂缝，整体损伤出现在墩底，主要为弯曲裂缝；墩柱整体刚度的提高对撞击区域混凝土局部损伤影响不大，但能减小墩顶位移，增大撞击力峰值；随着重力摆锤下落高度的提高，撞击初始动能越大，墩柱的墩顶位移及撞击力峰值都将增大；中国《公路路基设计规范》撞击力计算公式与试验平均撞击力接近，计算结果偏小，设计不安全，日本道路公团公式的分析结果与实测墩柱撞击力峰值吻合良好，建议工程设计予以采用。

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用于组合梁桥面板湿接缝的弧形钢筋连接构造（双语出版）

苏庆田, 胡一鸣, 田乐, 曾明根

中国公路学报. 2017, 30(9): 86-92.

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针对组合梁桥中预制桥面板在湿接缝处的受力特点和现有接缝处钢筋的连接形式，提出了一种构造简单、施工方便的新型的弧形钢筋连接构造。为了检验这种连接构造的力学性能，对其进行足尺模型的轴心受拉试验，并与现有的直钢筋连接方式和U形钢筋连接方式的力学性能进行试验对比，分析了3种湿接缝的开裂荷载、极限荷载、裂缝分布等。试验结果表明：弧形钢筋连接方式与直钢筋连接方式以及U形钢筋连接方式的湿接缝破坏形式相同，均是首先在干湿混凝土交界面上出现裂缝，3种钢筋连接方式的湿接缝对应的开裂荷载基本相同；随着荷载增加旧裂缝宽度增加、新裂缝相继出现，最后达到受拉极限状态时3种钢筋连接方式的湿接缝都是干湿混凝土交界面附近的钢筋达到屈服，此时接缝中部钢筋的应变为交界面处钢筋应变的1/2，且弧形钢筋连接方式湿接缝的抗拉极限承载力比其他2种略高；理论上在湿接缝区域中弧形钢筋连接方式的湿接缝其钢筋在厚度方向分布更加均匀，能在一定程度上提高承载力，通过试验也证实了在控制混凝土裂缝宽度和试件的承载力方面弧形钢筋连接方式的湿接缝比其他2种连接方式略优，因此弧形筋连接方式运用于实际工程中是可行和可靠的。

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独柱墩梁桥横向稳定计算理论与验证

王兵见, 赵航, 张豪, 彭卫兵, 卢成原

中国公路学报. 2017, 30(9): 93-100.

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针对独柱墩梁桥横向稳定存在的隐患问题，通过对多座独柱墩梁桥倒塌现场残骸的调查研究提出了倾覆过程中的5种可能破坏模式。基于典型破坏模式，提出以所有抗扭支座失效（脱空）作为判断倾覆的准则。采用有限度的抗扭支座模拟支座尺寸对抗倾覆的有利影响，将独柱墩梁桥倾覆过程等效为箱梁变形体转动及刚体转动的叠加，并考虑箱梁大转动导致桥墩反力重分布对于桥梁抗倾覆的影响。在不考虑、考虑支座尺寸（即支座点支撑或面支撑）2种模式下，通过能量法和变分原理建立空间力系平衡来判断箱梁是否倾覆；最后以上虞春晖桥、哈尔滨三环路鸿福路段上行匝道桥、粤赣高速匝道桥和津晋高速匝道桥为例，对提出理论进行了验证，并进一步进行了影响因素分析。研究结果表明：相比于规范计算方法将倾覆简单地看作刚体的转动，由于综合考虑了变形体转动、刚体转动及箱梁大转动对桥梁倾覆的影响，提出的计算方法所得4座桥的临界倾覆荷载与实测倾覆荷载接近，可偏安全的计算梁桥的抗倾覆承载力。

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圆形地连墙设计关键问题及轴对称有限元法

贺炜, 凡子义, 罗超云, 崔剑峰, 张建仁

中国公路学报. 2017, 30(9): 101-108.

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为完善圆形地连墙设计理论，探讨了现行规范方法的力学概念、环向应力计算方法、土-结构相互作用及环向刚度折减系数等关键问题，基于薄壳理论推导了地基双向弹簧条件下圆形地连墙的基本微分方程，改进非线性土体弹簧模型以考虑土压力发挥极限值所需的位移，引入连续弹簧模拟环形内衬，采用增量法计入施工过程影响，并编制了有限元程序；同时，提出采用单元体试验研究圆形地连墙环向刚度折减系数取值方法，考虑接缝刚度与宽度、地连墙半径、槽段平均长度等因素建立了折减系数计算公式，最后，以阳逻大桥圆形锚碇基坑工程为例进行了计算与对比分析。结果表明：典型条件下折减系数为0.467~0.679；该方法位移计算值与实测值基本吻合，克服了现行方法无法分析支护结构环向应力及地连墙两侧土压力发展过程的缺陷；计算参数物理意义明确、易于获取，可为工程设计提供较为全面的参考依据。

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基于车速引导的交叉口公交优先多申请优化控制模型

张鹏, 李文权, 常玉林, 谢君平

中国公路学报. 2017, 30(9): 109-115.

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为了解决交叉口高饱和以及公交优先多申请导致的公交优先效果不佳的难题，考虑公交运行车速可以引导调节的环境，以公交车的延误与停车次数加权最小为目标，以周期时长和相位饱和度为约束条件，将每辆公交车的车速调整量和交叉口信号相位时长一起作为优化变量，建立了公交车速引导和交叉口信号配时集成优化的整数线性规划模型。其中，采用0-1变量表示公交车停车次数以及公交车是否能够在到达周期内通过。分析结果表明：当交叉口高负荷，公交车到达时刻调整量上限为±8 s时，与背景信号配时相比，车速优化模型的公交车人均延误减少14.35 s（降低27.71%），停车次数减少1次（降低14.29%）；信号优化模型的公交车人均延误减少12.39 s（降低23.93%），停车次数减少1次；而所提出的集成优化模型可以使公交车人均延误减少40.68 s（降低78.56%），停车次数减少3次（降低42.86%），超过单方面信号优化与单方面车速引导产生的公交优先效果之和；即使考虑到信号配时与车速引导相结合，但是采用先到先服务的方法只能使公交车人均延误减少17.29 s（降低33.39%），停车次数减少1次。当交叉口饱和度过高，信号配时调整余地不大时，可以通过适当增加公交车车速调整量达到理想的公交优先效果。

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基于实测法的下凹式城市地下道路CO,NO_x排放因子研究

陈超, 胡秦镪, 邓奕雯, 李琼, 李雁

中国公路学报. 2017, 30(9): 116-124.

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为了动态跟踪并把握城市地下道路机动车排放特征，基于隧道实测法，于2012年和2013年先后对上海市的延安东路越江隧道、翔殷路越江隧道、长沙市营盘路湘江隧道内的CO，NO_x浓度分布及相关环境参数进行了现场实测，并推算得到可反映中国城市地下道路车流综合平均CO，NO_x污染物排放因子现状水平的数据。结果表明：对于双洞单向下凹式城市地下道路，由外界产生的自然通风力的作用非常有限，而由机动车运动产生的交通通风力对隧道内污染物扩散和稀释起到了积极作用；坡度为-6%~6%条件下，下凹式城市地下道路混合车流CO，NO_x综合平均排放因子分别为（0.754±0.561）~（6.050±5.940），（0.121±0.022）~（0.818±0.755） g·km^-1·veh^-1，推算结果与世界道路协会2012年关于中国地区的研究结果有较好的一致性，明显小于现行相关公路隧道规范的设计值。研究结果为中国城市地下道路通风工程设计提供了重要的参考依据。

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基于三阶段DEA与Tobit回归模型的收费公路行业运营模式双轨制效率研究（双语出版）

徐海成, 王毅, 贾锐宁

中国公路学报. 2017, 30(9): 125-132.

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针对收费公路行业双轨制运营模式的选择问题，对政府还贷公路与经营性公路的运营效率差异进行了实证研究。收集2014年和2015年的混合截面数据，采用三阶段DEA方法对29个省级行政区的收费公路运营效率进行测度，并使用Tobit回归模型分析政府还贷公路对行业整体运营效率的影响，以此比较政府还贷公路与经营性公路的效率差别。研究结果表明：双轨制下收费公路行业的整体运营效率不高，仅为0.717，远低于铁路运输企业与高速公路上市公司；一阶段与三阶段DEA结果差异很小，即外生环境因素不能解释运营环节的低效问题，行业运营低效可能内生于管理体制；政府还贷公路比例的增多对行业整体运营效率有显著的负面影响，即政府还贷公路运营效率较经营性公路差；重新界定政府行业主管部门的职能与角色定位以实现体制创新是短期内改革的重点；完善特许经营制度与加强PPP模式的力度与范围以保障政府还贷公路存量与增量向经营性公路的有序转变是长期改革中的必经之路。

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基于Granger因果性的陕西公路交通资源配置效率研究

芮夕捷, 宋宇萌

中国公路学报. 2017, 30(9): 133-141.

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为了明确判断公路交通资源在区域经济中的配置效率并据此提出相应的有效决策，在分析公路交通供给和区域经济发展水平测度变量的基础上，运用主成分分析法对1993~2015年陕西公路交通供给和区域经济发展水平各测度变量的标准化数据进行降维，以获取测度公路交通供给和区域经济发展的2列综合数据，然后对其取对数以消除其异方差并降低波动性使其适用于Granger因果性分析，并对Granger因果性检验的结果进行经济学解释。研究结果表明：1993~2015年期间的任一年，陕西公路交通之前3年每年的供给是该年区域经济发展的Granger原因，可见陕西公路交通供给未处于过度配置状态；陕西区域经济前1年的发展水平是该年公路交通供给配置的Granger原因，可见陕西公路交通供给配置长期处于短缺状态；综上2个方面，相对于区域经济的不断发展，陕西公路交通资源的配置长期低于合理水平；为使陕西区域经济中的私人品和作为（准）公共品的公路交通资源实现合理的配置，陕西公路交通应大力增加其供给规划。

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车载加油油气回收装置加油特性试验（双语出版）

何仁, 丁浩

中国公路学报. 2017, 30(9): 142-150.

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针对装有车载加油油气回收装置（On-board Refueling Vapor Recovery， ORVR）的汽车燃油蒸发污染物控制系统，在分析加油过程蒸发排放影响因素的基础上，按照ORVR加油试验的规范，进行燃油温度、环境温度和加油流量等因素对加油蒸发排放影响的试验；通过测量加油管内油液压力的变化来反映液封状态，分析加油管管径和加油流量对液封形成的影响规律，讨论减少加油蒸发排放的可能途径，并提出促进液封改善的措施。研究中把加油过程划分成三阶段：液封作用段、排放增长段与加油跳枪段，着重分析各个因素对液封作用段和排放增长段的影响。研究结果表明：燃油温度主要对排放增长段的影响较大，而环境温度则与之相反；加油流量不能过高，也不能过低；加油管内径的大小与加油流量会影响加油管内液封形成时间，安装阻流环能够促进大管径加油时的液封形成；研究结果可为ORVR的设计提供相关参考。

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液压挖掘机工作装置载荷谱测试方法

向清怡, 吕彭民, 王斌华, 张红, 薛璐

中国公路学报. 2017, 30(9): 151-158.

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为了给液压挖掘机工作装置的疲劳试验研究提供基础数据，提出了一种能够反映实际作业工况的载荷谱测试方法。该方法以测试截面内力为基础，首先在斗杆无应力集中部位选定测试截面，其次通过布置应变片测量斗杆截面特定测点的应力来拟合斗杆截面内力，通过布置压力传感器和位移传感器同步测量工作装置油缸压力和伸缩量，最后建立力学平衡方程计算出斗尖载荷-时间历程以及工作装置各铰点载荷-时间历程，由载荷-时间历程可求得整机载荷谱和相关零部件的载荷谱。为了验证测试方法的正确性，进行了模拟仿真试验和室内样机加载试验。研究结果表明：斗尖载荷的计算值与仿真值相当吻合，误差在3%以内；斗杆截面特定测点应力的计算值与试验测试值吻合较好，最大平均误差在侧载工况下为3.48%，在正载工况下为6.46%；斗尖载荷的计算值与试验测试值基本一致；该方法得到的载荷谱不仅包含了正载的影响，同时也包含了侧载和偏载的影响，与实际情况更加接近；以截面内力为基础数据获得的载荷谱不受挖掘机细部结构的影响，对吨位相近、斗容量相同的各类挖掘机具有普遍适用性，也可用于其他机械载荷谱测试。

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2017年, 第30卷, 第9期　刊出日期：2017-09-20

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