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2017年  第17卷  第4期

道路与铁道工程
环氧沥青混凝土抗疲劳层对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构的影响
(双语出版: English)
季节, 刘禄厚, 索智, 张艳君, 靳明洋, 宁向向, 贾晓鹏, 姚辉
摘要: 开发了一种适用于道路工程的新型环氧沥青, 基于拉伸试验、黏度试验和荧光显微技术评价了其抗拉强度、断裂伸长率、黏度随时间增长规律和微观固化机理; 设计了AC-13C环氧沥青混凝土, 评价了其路用性能和疲劳特性, 分析了普通沥青混凝土、SBS改性沥青混凝土与环氧沥青混凝土作为抗疲劳层材料对柔性基层长寿命沥青混凝土路面结构厚度与疲劳寿命的影响。试验结果表明: 开发的环氧沥青抗拉强度为2.47 MPa, 断裂伸长率为2.65, 满足环氧沥青抗拉强度不小于1.5MPa、断裂伸长率不小于2的技术要求; 环氧沥青黏度增长到1Pa·s的时间为54min, 54min后, 黏度迅速增大, 因此, 施工时环氧沥青...
2017, 17(4): 1-8.
摘要(1263) HTML (214) PDF (1309KB) (1441) 引用 (16)
钢-混凝土组合梁温度效应的解析解
(双语出版: English)
刘永健, 刘江, 张宁, 封博文, XULei
摘要: 针对考虑和不考虑界面滑移2种情况, 在任意温度分布作用下, 推导了钢-混凝土组合梁界面剪力、相对滑移和温度应力理论计算公式, 采用有限元模拟对考虑界面滑移的公式进行了验证, 并在钢-混凝土温差模式(模式1)、《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60—2015) 温差模式(模式2) 和英国规范BS5400温差模式(模式3) 下, 对比了温度效应的计算结果。分析结果表明: 采用考虑界面滑移的剪力理论公式计算出的组合梁界面剪力分布与有限元计算结果规律一致, 3种模式下剪力最大偏差分别为1.15%、2.65%和3.41%;组合梁界面剪力服从双曲余弦函数分布, 界面滑移服从双曲正弦函数分布; 不考虑滑...
2017, 17(4): 9-19.
摘要(979) HTML (247) PDF (915KB) (808) 引用 (51)
中等跨径装配式矩形钢管混凝土组合桁梁桥设计
(双语出版: English)
刘彬, 刘永健, 周绪红, 李周, 王康宁
摘要: 优化了传统混凝土箱梁腹板与底板, 提出了装配式桥梁新型结构形式——矩形钢管混凝土组合桁梁桥, 从总体设计、主桁选型、横断面选型、桥面板选型、杆件选型、节点选型与连接构造方面介绍了其结构设计优化过程; 从桥梁的静力性能与地震响应、桥面板的有效宽度与负弯矩区力学性能方面对矩形钢管混凝土组合桁梁桥进行了有限元分析, 并将部分组合技术应用到负弯矩区桥面板连接件的设计中; 从技术性与经济性角度将矩形钢管混凝土组合桁梁桥与预应力混凝土箱梁桥进行了工程量和施工便捷性对比。研究结果表明: 矩形钢管混凝土组合桁梁桥结构选型符合桥梁预制装配、快速建造的工业化要求, 主桁各杆件受力明确, 受力形态主要为轴向拉、压力...
2017, 17(4): 20-31.
摘要(778) HTML (169) PDF (2909KB) (878) 引用 (36)
高原高寒地区“上”形钢-混凝土组合梁的竖向温度梯度模式
(双语出版: English)
刘江, 刘永健, 房建宏, 刘广龙, STIEMERSF
摘要: 以青海省海黄大桥为工程背景, 建立了考虑气象参数的组合梁温度场有限元分析模型, 采用实桥测试数据对模型进行了验证; 分析了“上”形组合梁四季竖向温度分布, 给出了升温和降温时竖向温度梯度简化模式, 研究了太阳辐射强度、气温和风速等气象参数对温差的影响规律, 采用极值统计方法给出了50年一遇气象参数代表值下不同沥青混凝土铺装厚度的“上”形组合梁最不利竖向温度梯度模式。研究结果表明: 在日照升温和夜间降温过程中, 组合梁竖向温度梯度模式不同; 升温过程中最大温差出现在14:00, 温度梯度模式可简化为“顶部5次抛物线”加“底部折线”的形式, 顶部温差受沥青混凝土铺装厚度影响较大, 当铺装厚度分别为...
2017, 17(4): 32-44.
摘要(814) HTML (190) PDF (1837KB) (621) 引用 (51)
结合面底部设开孔钢板的铰接空心板力学性能
(双语出版: English)
吴庆雄, 黄宛昆, 陈宝春, 陈康明, 中村聖三
摘要: 针对现有铰接空心板桥的薄弱部位——铰缝, 提出一种在空心板与铰缝结合面底部设开孔钢板的空心板构造, 通过开孔钢板改变结合面裂缝开展的路径, 达到延缓空心板与铰缝结合面通缝形成的目的, 并进行了8m跨径的铰接空心板足尺模型试验。在试验和非线性有限元分析的基础上, 与结合面底部带钢筋的铰接空心板试验进行了对比。分析结果表明: 当试验荷载为100kN (1.43倍车辆荷载) 时, 空心板跨中出现横向裂缝, 空心板梁整体刚度降低, 空心板受力状态由弹性阶段进入弹塑性阶段; 在试验荷载加至300kN (4.29倍车辆荷载) 为止的整个加载过程, 未观察到空心板与铰缝结合面底部出现裂缝; 当结合面底部设门...
2017, 17(4): 45-54.
摘要(629) HTML (131) PDF (2075KB) (694) 引用 (15)
跨海大桥U-RC组合桥墩设计
(双语出版: English)
林上顺, 黄卿维, 陈宝春, 陈扬弘
摘要: 为解决跨海桥梁桥墩施工与防腐问题, 提出了超高性能混凝土(UHPC) -钢筋混凝土(RC) 组合桥墩新结构, 简称U-RC组合桥墩, 以UHPC外筒作为永久模柱, 现浇内核钢筋混凝土; 以平潭海峡大桥为工程背景, 开展了U-RC组合桥墩的结构设计与计算, 并与原设计方案的工程量和造价进行了比较; 进行了3根内核RC柱、3根UHPC模柱、3根U-RC组合桥墩的极限承载力试验, 测量了试件的混凝土纵向应变与横向应变, 研究了试件的破坏形态与裂缝发展过程, 得到了试件的极限承载力试验值, 分析了U-RC组合桥墩的受力性能。研究结果表明: U-RC组合桥墩的承载力大于设计内力, 满足现行规范要求; 采...
2017, 17(4): 55-65.
摘要(894) HTML (220) PDF (2650KB) (906) 引用 (47)
高原高寒地区H形混凝土桥塔日照温度效应
(双语出版: English)
张宁, 刘永健, 刘江, 季德钧, 房建宏, STIEMERS F
摘要: 分析了混凝土结构温度场边界条件计算方法, 以青海省海黄大桥H形混凝土桥塔为工程背景, 计算了高原高寒地区四季典型气象条件下的桥塔温度场分布, 对比了四季的桥塔表面温差和塔壁局部温差, 确定了桥塔的最不利温度荷载, 建立了桥塔整体有限元模型, 分析了四季桥塔的偏位、竖向应力、横向应力和纵向应力等温度效应。分析结果表明: 桥塔表面温差与桥塔局部温差均在冬季最大, 最大值分别可达11.88℃、20.79℃, 在夏季最小, 最大值分别可达5.15℃、15.25℃; 横桥向和纵桥向桥塔表面温差最大值分别达到9.15℃、11.88℃, 远大于《公路斜拉桥设计细则》 (JTG/T D65-01—2007) ...
2017, 17(4): 66-77.
摘要(860) HTML (181) PDF (1110KB) (644) 引用 (40)
载运工具运用工程
高速列车气动噪声贡献量分析
(双语出版: English)
张亚东, 张继业, 李田
摘要: 建立了3节编组的CRH380B高速列车气动噪声计算模型, 包括6个转向架、2个风挡、3个空调机组和1个DSA380型受电弓等细微结构, 采用基于Lighthill声学理论的宽频带噪声源模型对高速列车气动噪声源进行识别, 基于高阶有限差分法的大涡模拟对高速列车近场非定常流动进行分析, 并采用Ffowcs Williams-Hawkings声学比拟理论对高速列车气动噪声进行预测。计算结果表明: 远场噪声计算结果与风洞试验结果的最大差值为1.45dBA, 因此, 高速列车气动噪声计算模型是准确的; 对气动噪声贡献量由大到小依次为转向架系统(6个转向架)、车端连接处(2个风挡)、受电弓与空调机组, 数...
2017, 17(4): 78-88.
摘要(800) HTML (173) PDF (2864KB) (749) 引用 (24)
水润滑可倾瓦推力轴承设计与性能分析
(双语出版: English)
梁兴鑫, 严新平, 刘正林, 欧阳武, 金勇, 付宜风
摘要: 针对无轴轮缘驱动推进器对高承载、长寿命、低噪音水润滑推力轴承的需求, 设计了一种阶梯橡胶垫支撑的水润滑可倾瓦推力轴承; 应用流-固双向直接耦合分析方法, 建立了轴承性能计算模型, 研究了橡胶垫基体厚度、阶梯厚度、阶梯厚度比、阶梯宽度比和瓦面材料对推力盘轴向位移、最大水膜压力与水膜厚度的影响。研究结果表明: 在载荷不变的情况下, 推力盘轴向位移和橡胶垫最大应力与橡胶垫厚度和橡胶垫阶梯宽度比成正比; 阶梯厚度比由2/2变成3/6时, 最大水膜压力由1.10 MPa提高到1.32 MPa, 平均水膜厚度由9.4μm增大到14.0μm, 增幅分别为20.00%和48.94%, 平均水膜厚度随最大水膜压...
2017, 17(4): 89-97.
摘要(968) HTML (277) PDF (2474KB) (465) 引用 (19)
微织构表面液滴铺展特性
(双语出版: English)
焦云龙, 董磊, 刘小君, 刘焜
摘要: 以Flow-3D为基础, 对不同微织构表面上液滴的铺展过程进行了动力学仿真, 提出了三相接触线的移动机制, 并用接触线铺展标定律、铺展速度和最终铺展半径评价液滴在微织构表面上的铺展特性。试验结果表明: 液滴在微织构表面和光滑表面上分别满足相应的铺展标定律, 微织构增大了固-液接触面积, 液滴铺展过程获得了额外驱动力, 因而, 铺展速度和最终铺展半径都增大; 在正方形凹坑表面, 最终铺展半径由1.05mm增大到1.30mm, 而在正方形凸起表面, 最终铺展半径达到最大值1.62mm; 相比于微凹坑, 微凸起更有利于液滴的铺展, 由于微凸起的存在, 固-液间接触面积迅速增大, 液滴铺展获得了额外的...
2017, 17(4): 98-105.
摘要(691) HTML (193) PDF (1901KB) (676) 引用 (4)
地面效应对汽车模型气动阻力的影响
黄志祥, 金华, 胡兴军, 王靖宇, 陈立
摘要: 为了获得地面效应对汽车模型气动阻力的影响, 在中国空气动力研究与发展中心Φ3.2m风洞对1∶3的MIRA汽车模型进行了风洞试验, 采用移动带作为统一的研究平台, 研究了地面静止与运动, 车轮静止与旋转, 以及车身不同离地间隙对气动阻力的影响; 模拟了横摆角为0°的无侧风工况, 固定试验风速为25m·s-1, 变雷诺数试验风速为15~26 m·s-1; 仅对汽车模型进行气动力测量, 主要关注气动阻力, 试验结果以量纲为1的气动阻力系数表示。分析结果表明: 当静止地面边界层厚度与车身底面离地间隙之比不大于0.32, 且车轮下表面与车身底面离地间隙之比(定义为量纲为1的离地间隙) 不大于0.37时,...
2017, 17(4): 106-112.
摘要(590) HTML (149) PDF (916KB) (687) 引用 (7)
交通运输规划与管理
城市快速路平行式加速车道长度计算方法
李文权, 邵孜科, 王世恒, 孙春洋, 郑乐
摘要: 比较了现行中美规范平行式加速车道长度计算方法的差异, 结合运动学模型和可接受间隙理论, 在考虑主线交通水平、初始速度与可变间隙3种影响因素的基础上, 建立了城市快速路平行式加速车道长度计算模型, 采用蒙特卡洛方法求解模型, 分析了3种影响因素对加速车道长度的影响, 并提出了一种基于期望初始速度和期望主线交通水平的加速车道长度确定方法。分析结果表明: 3种影响因素对加速车道长度有较大的影响, 在不同设计时速下, 《城市快速路设计规程》 (CJJ129—2009) 规定的长度最小值均小于仿真值, 在设计时速为100km·h-1时, 三级服务水平上下限的加速车道长度分别比规定的最小值大27~36、9...
2017, 17(4): 113-121.
摘要(685) HTML (155) PDF (513KB) (611) 引用 (18)
考虑行李的多格子元胞自动机登机模型
任新惠, 焦阳, 赵嶷飞
摘要: 为了精确描述旅客登机过程, 分析了经典的旅客登机模型, 考虑了旅客携带行李占用过道空间与步行速度, 刻画了2种新的过道干扰: 速度干扰和入座干扰, 建立了多格子元胞自动机登机模型, 根据旅客携带行李数量, 提出了多行李优先登机策略。分析结果表明: 当客座率为100%时, 新模型登机时间为1 455s, 干扰次数为6 720, 经典模型登机时间为1 244s, 干扰次数为5 412, 相比于经典登机模型, 新模型模拟了机舱内旅客运动的复杂情况, 元胞尺寸增大, 旅客间相互作用增强, 因此, 登机时间较长, 过道干扰较大, 比较符合实际旅客登机行为; 当客座率为100%时, 采用多行李优先登机策略...
2017, 17(4): 122-129.
摘要(604) HTML (174) PDF (917KB) (573) 引用 (9)
轨道交通建设对沿线居住区位选择的影响
田丽君, 于宁, 蔡乌赶
摘要: 为了预测轨道交通建设对沿线居住区位选择的影响, 结合居民工资水平、交通可达性与住房价格等建立居民消费剩余模型, 建立了居住地Logit选择模型来确定因交通流量分布改变而导致的居住区位选择分布; 借助居民居住地与交通工具联合选择模型, 确定路面交通流量变化, 进而获得轨道交通运营后因交通成本变化引起的不同工资水平居民的居住选择变化情况, 分析了轨道交通建成导致住宅价格增长给居民的居住区位选择行为带来的二次影响; 以单中心城市为背景, 设定10个轨道交通站点为研究对象, 分别计算了8类不同工资类型的居民在轨道交通建设与房价增长后, 在10个轨道交通站点居住区位选择的变化。分析结果表明: 轨道交通建...
2017, 17(4): 130-139.
摘要(715) HTML (151) PDF (996KB) (533) 引用 (16)
基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法
郭延永, 刘攀, 吴瑶, 周继彪
摘要: 为了优化信号交叉口渠化岛, 提出了一种基于交通冲突模型的信号交叉口渠化岛设置方法; 提取了昆明市20个信号交叉口交通冲突数据、交通流数据、交通控制方式数据和几何设计数据, 采用贝叶斯方法, 构建了贝叶斯固定参数交通冲突模型和贝叶斯随机参数交通冲突模型, 分析了模型的拟合优度和显著影响因素; 基于随机参数交通冲突模型, 确定了期望交通冲突数计算公式; 绘制了信号交叉口渠化岛设置标准曲线, 给出了信号交叉口渠化岛类型选择流程。分析结果表明: 随机参数交通冲突模型比固定参数交通冲突模型拟合结果更好; 交通量(直行交通量和右转交通量)、渠化岛类型与右转设计要素(右转让行标志和右转半径) 变量系数服从正...
2017, 17(4): 140-148.
摘要(1079) HTML (263) PDF (1016KB) (651) 引用 (34)
交通信息工程及控制
基于ANFIS的可变导向车道智能控制系统
刘昱岗, 王卓君, 刘艳芳, 原传杰
摘要: 为缓解因交通流向分布不均衡导致的交叉口交通拥挤状况, 以交叉口进口道的可变导向车道为研究对象, 建立了基于自适应模糊神经推理系统的可变导向车道智能控制系统。智能控制系统由数据采集子系统、交通状态预测子系统和控制子系统构成, 共同完成可变导向车道的智能化控制。将数据采集子系统检测到的实时交通数据录入到预先训练好的交通状态预测子系统中, 可得到左转车辆和直行车辆的运行状态, 并根据控制子系统的结构化算法来确定可变导向车道的属性。计算结果表明: 交通状态预测子系统的测试误差为0.075 097, 满足精度要求, 可以用于交通状态预测; 采用可变导向车道智能控制系统能明显改善交叉口交通拥堵状况, 当左...
2017, 17(4): 149-158.
摘要(809) HTML (147) PDF (949KB) (542) 引用 (21)