• 2021年第53卷第3期文章目次
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    • 国内外耐候钢腐蚀疲劳试验技术发展

      2021, 53(3):1-10. DOI: 10.11918/202004034

      摘要 (1598) HTML (310) PDF 4.69 M (940) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解耐候钢在腐蚀作用下的疲劳性能,并更好地用于桥梁建设,腐蚀疲劳试验是有效的研究途径. 首先,介绍了环境腐蚀等级分类、均匀腐蚀和坑蚀,简述了腐蚀作用对钢材及其疲劳性能的影响. 随后,回顾了3种疲劳试验的种类,总结和分析了国内外腐蚀作用对疲劳性能影响的试验研究结果. 在此基础上,归纳了腐蚀疲劳试验包含的内容:试件设计、腐蚀试验和疲劳试验,研究了耐候钢腐蚀疲劳试验. 最后,进行了20个加速腐蚀后HPS 485W和Q345CNH钢的疲劳试验,并与自然腐蚀后的耐候钢进行对比分析. 结果表明:腐蚀环境能对钢材的腐蚀作用产生很大影响,坑蚀作用是导致疲劳裂纹萌生的重要因素;虽然有多种钢材的腐蚀疲劳试验方法,但需要有顺序有层次合理地展开相关试验研究;试件的设计应该在规范的基础上进行优化,并考虑疲劳过程中试件的能量耗散;在加速腐蚀试验需要合理控制环境条件,保证预期的试验结果;盐雾干/湿交替腐蚀后耐候钢的疲劳强度大幅降低,并且数据离散性更小. 在自然腐蚀试验和加速腐蚀试验结合的基础上,逐步实现从腐蚀后疲劳试验到腐蚀-疲劳试验和从小试件到结构件的发展.

    • 自然驾驶工况下驾驶人脚操纵行为规律

      2021, 53(3):11-17. DOI: 10.11918/202007028

      摘要 (1639) HTML (316) PDF 3.45 M (923) 评论 (0) 收藏

      摘要:为给先进驾驶辅助系统(ADAS)及无人驾驶技术研发提供理论支持,对中国城市道路驾驶人自然驾驶状态下脚操纵行为规律统计和建模分析. 采用动态的脑电变化率EEGδ、心率变化率Hδ、肌电变化率EMGδ来反映驾驶人生理状态的瞬变性和累积性,拟合得出驾驶人脚操纵过程中加速踏板力、制动踏板力随主要生理指标变化的关系,即驾驶人脚操纵行为模型. 通过模型证实了驾驶人脚操纵行为中加速踏板力、制动踏板力与驾驶人3项主要生理指标的相关性;同时统计了驾驶人踏板踩踏频率一般规律. 研究结果表明:城市道路驾驶人在脚操纵过程中更愿意通过制动力来实现对车速的控制. 脚操纵过程中加速踏板力和制动踏板力与驾驶人EEGδ、Hδ、EMGδ均呈正相关;不同驾龄、性别、年龄驾驶人踏板踩踏频率呈现出明显的规律性. 模型可用于基于驾驶操控行为的驾驶辅助系统研发、模拟驾驶人操控行为和规律的自动驾驶技术研究以及基于驾驶人操控规律的智能汽车技术设计等.

    • 车联网环境下干线交通信号协调控制方法

      2021, 53(3):18-25. DOI: 10.11918/202001060

      摘要 (1137) HTML (347) PDF 1.34 M (1419) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前车联网环境下仅进行车速诱导的干线协调信号控制方法存在的绿灯利用效率不高问题,借助车辆与基础设施间的双向信息交互功能,考虑车速诱导与信号控制方案双向优化,以形成饱和车队为目标,提出一种新的干线交通信号协调控制策略. 在此基础上,定义每个周期每个交叉口处待处理车辆的到达时间范围;并对车辆延误和停车次数进行加权,形成一个综合性能评价指标(PI),以加权评价指标最优为目标,建立信号控制参数优化模型,并给出求解算法. 案例分析表明:与仅进行车速诱导的干线协调信号控制方法相比,所提出的方法能使交叉口车均PI降低11.2%,验证了模型的有效性和可行性. 从速度诱导区间、平均行程车速、交叉口间距等方面分析了优化模型的敏感度,确定了模型的适用条件,结果表明这些因素对信号控制方法的优化效果有显著影响.

    • 水稳碎石基层取芯临界强度与整体性质量评价时机

      2021, 53(3):26-32. DOI: 10.11918/202004068

      摘要 (1498) HTML (558) PDF 5.28 M (1081) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了确定水稳碎石基层合理的整体性质量评价时机,消除养生条件、级配类型和设计强度(水泥剂量)的影响,弥补采用固定龄期法则评价施工质量的局限性,采用振动成型方法成型3种类型级配、3种水泥剂量的大型试件,并采用3种养生路径养生后进行钻芯和劈裂强度试验,建立成熟度与劈裂强度的关系. 结果表明:水泥剂量(质量分数)对取出完整芯样的龄期有很大的影响,5.5%水泥剂量的试样,3种级配在7 d龄期均能取出完整的芯样,而水泥剂量为4.5%时,悬浮-密实级配在14 d才能取出完整芯样,当水泥剂量为3.5%时,3种级配类型的水泥稳定碎石均不能在7 d取出完整致密芯样;级配越趋于悬浮-密实,芯样侧壁越不致密,悬浮-密实级配水泥剂量必须达到5.5%以上,才能在7 d龄期取出致密芯样,否则需增加养生龄期;水泥稳定碎石能否取出完整致密芯样与其劈裂强度密切相关,当劈裂强度达到取芯临界劈裂强度时,则能取出完整致密芯样;不同养生路径下的水稳碎石劈裂强度与成熟度曲线有较好的双曲线关系. 基于取芯临界劈裂强度及劈裂强度与成熟度的关系曲线,提出了取芯临界成熟度标准. 采用取芯临界成熟度科学地确定水泥稳定碎石基层的整体性评价时机是可行的.

    • 沥青粘附性自愈合性能评价与机理分析

      2021, 53(3):33-41. DOI: 10.11918/202005033

      摘要 (1601) HTML (276) PDF 2.66 M (902) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了评价与对比不同沥青的粘附性自愈合性能,并从微观层面解释沥青自愈合的机理,采用BBS(binder bond strength)实验测量了7种基质沥青与4类不同掺量的改性沥青(SBS类、溶解性胶粉类、岩沥青类以及高密度聚乙烯类)的粘附性自愈合性能. 并选取其中部分沥青进行红外光谱测试,通过分子链结构指数(MMHC)对沥青的自愈合机理进行分析. 最后,将沥青粘度这一常规指标与自愈合性能进行相关性分析. 结果表明:不同基质沥青之间,多次破坏-愈合循环后的粘附性自愈合性能有明显差异. 低掺量的高密度聚乙烯与岩沥青能提高沥青的粘附性自愈合能力,线型、星型SBS及胶粉均不利于沥青的粘附性自愈合性能. 基质沥青的MMHC指数与其粘附性愈合率呈明显负线性相关关系,但MMHC指数不可用于预测改性沥青的粘附性自愈合性能. 基质沥青与改性沥青的135 ℃布氏粘度指标均与其愈合率呈良好的线性相关性,相较于MMHC指数,135 ℃布氏旋转粘度更适合作为预测沥青粘附性自愈合能力的常规评价指标.

    • 钢轨底部动力吸振器对钢轨振动与噪声的影响

      2021, 53(3):42-50. DOI: 10.11918/202007094

      摘要 (1227) HTML (417) PDF 4.54 M (847) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析钢轨底部动力吸振器对钢轨振动特性和声辐射特性的影响,建立钢轨振动-声辐射模型. 首先,根据铁路板式轨道实际拓扑结构建立三维实体有限元模型,采用直接法求解钢轨结构的特征值问题;其次,计算分析了钢轨在垂向单位力激励下的导纳特性与振动衰减率;再次,利用轮轨滚动噪声预测模型计算分析了动力吸振器对钢轨声辐射功率的影响;最后,对轨底动力吸振器的参数影响进行了分析. 结果表明:轨底动力吸振器的减振频段为750~1 650 Hz,降噪频段为800 Hz以上;吸振器的质量比越大其减振降噪水平越高,但减振降噪水平的提高效率越低;在一定范围内适当增大吸振器刚度可略微提高降噪水平,但是刚度过大会加剧钢轨的振动及其纵向传播;阻尼系数影响减振降噪作用频率的带宽,需要保证足够大且与吸振器质量、刚度相匹配. 对钢轨底部动力吸振器减振降噪作用和参数影响的计算分析可以为钢轨轨底动力吸振器的参数设计以及低噪声钢轨的选型提供一定的参考.

    • 毗邻互通立交特长隧道交通组织方法

      2021, 53(3):51-57. DOI: 10.11918/202005091

      摘要 (1133) HTML (221) PDF 1.72 M (803) 评论 (0) 收藏

      摘要:为响应毗邻互通立交特长隧道换道通行的客观需求,解决交通组织中车道控制方式和控制路段长度问题,通过防侧滑和防侧翻临界安全状态分析,建立了基于最小车头时距的车辆变道最小安全距离模型,测算特长隧道洞内或连接段变道最小安全距离. 针对单向3条车道及以上特长隧道存在二次变道的实际情况,以保证前后车保持安全距离变道为目标,构建了单次、两次变道成功概率模型,测算连接段安全变道成功的概率. 借助Vissim仿真技术对特长隧道的交通组织方案、车道控制方式进行类比分析,综合考虑特长隧道运行安全性和通行效率,提出了以车辆延误、损失时间、平均速度和车道变换次数等指标比选交通组织方案,以每车平均延误、每车停车次数、车辆密度、延误比以及行驶速度等指标比选车道控制方式. 结果表明:毗邻互通立交特长隧道应进行连接段安全变道最小距离验算,并进行基于安全距离单次及两次变道成功概率测算;在连接段长度不满足安全变道条件时,宜采取驶出匝道车辆在特长隧道内完成车道变换的交通组织方案.

    • 注浆、衬砌作用下非线性渗流隧洞弹塑性解

      2021, 53(3):58-65. DOI: 10.11918/202004153

      摘要 (854) HTML (103) PDF 2.74 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探求深埋隧洞在非线性渗流条件下围岩-注浆圈-衬砌体系的力学行为,引入Izbash非线性渗流模型,给出了围岩-注浆圈-衬砌体系的水头分布,基于统一强度理论,考虑塑性区可能的分布位置,在注浆、衬砌支护作用下对隧洞位移、应力和塑性区半径进行了理论推导. 通过算例将理论解与数值解对比分析,验证了研究方法的可靠性,并进一步探讨了考虑非线性渗流对富水山岭隧洞支护设计的工程意义. 研究结果表明:非线性渗流对隧洞弹塑性力学的影响主要体现在围岩水力梯度系数m1;围岩从低速非线性渗流向高速非线性渗流转变过程中,塑性区半径和位移越来越大,围岩应力有所减小;应从隧洞围岩的非线性渗流角度考虑注浆圈、衬砌支护厚度设计. 研究成果为非线性渗流隧洞支护设计提供了理论依据.

    • 针对网级评估的区域桥梁信息集成与数据挖掘

      2021, 53(3):66-74. DOI: 10.11918/201908024

      摘要 (1022) HTML (243) PDF 4.13 M (909) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对区域桥梁分布范围广、数量大、难以进行综合评估的问题,首先分析单体桥梁状态评估的信息源,进而由单体拓展至区域桥梁群评估,制订区域内检测、监测、交通量、图纸等多源信息的集成规则,按“路线—桥梁—构件”的逻辑形式进行存储和表达,数据清洗后建立路网数据库,对集成后的数据进行特征挖掘,进而对区域桥梁群进行综合网级评估. 以河北省高速公路为背景,依据气候特征划分3个子区域,评估路网总体和分区特征;分析桥梁类型、桥龄、交通量等关键变量与总体技术状态评分的相关性,开展数据挖掘,演绎退化规律,为网级评估提供数据基础和分析条件. 结果表明:所提出的信息集成与数据挖掘方法及应用模式,有效地揭示了路网内桥梁群的共性特征和退化规律,可用于区域桥梁网级评估.

    • 钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度数值计算模型

      2021, 53(3):75-81. DOI: 10.11918/201912134

      摘要 (1084) HTML (149) PDF 2.17 M (1085) 评论 (0) 收藏

      摘要:为得到较为准确的钢-混凝土组合梁负弯矩区裂缝宽度分析模式,综合考虑钢筋和混凝土间黏结应力-滑移关系、钢梁与混凝土界面的滑移效应、混凝土收缩应变以及拉伸硬化效应,基于黏结-滑移理论建立了静力荷载作用下组合梁负弯矩区裂缝宽度的数值计算模型,并将模型预测值与相关文献数据和规范公式计算结果进行了对比分析. 结果表明:在组合梁达到屈服荷载前,模型计算值能够较好地模拟裂缝宽度的发展过程,不考虑钢梁与混凝土板之间界面滑移效应时得到的裂缝宽度比考虑界面滑移效应时增大10%左右;按照规范推荐公式得到的结果与试验值偏差较大,而采用数值模型所得结果与试验值吻合度较高,离散系数极小,进一步验证了模型的准确性和适用性.

    • 预制拼装混凝土桥梁连接钢筋粘结锚固性能

      2021, 53(3):82-93. DOI: 10.11918/202002060

      摘要 (992) HTML (219) PDF 6.36 M (1229) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析预制拼装混凝土桥梁连接钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能,以钢筋直径、混凝土强度、锚固长度为试验参数,制作了22个钢筋混凝土拉拔试件进行试验研究,并建立相应的钢筋混凝土粘结界面有限元模型,分析各参数对试件承载力与粘结强度的影响. 基于试验数据和有限元结果,拟合并推导了预制拼装混凝土桥梁连接钢筋的粘结强度计算公式,对比分析国内外规范钢筋锚固长度的相关规定,给出了不同混凝土强度等级条件下装配式混凝土桥梁连接钢筋的基本锚固长度建议值. 结果表明:对于预制拼装构件的连接钢筋,钢筋与混凝土粘结界面承载力与混凝土强度、钢筋直径和锚固长度呈正相关;界面粘结强度与混凝土强度呈正相关,与钢筋直径呈负相关,与锚固长度关联度较小,在计算其粘结强度时可以不考虑锚固长度和保护层厚度的影响.

    • 深度特征提取下城轨客流异常状态识别

      2021, 53(3):94-100. DOI: 10.11918/201907013

      摘要 (871) HTML (269) PDF 2.44 M (1186) 评论 (0) 收藏

      摘要:为实现对城市轨道交通突发大客流的及时预警,提出一种基于自动售检票数据的客流异常状态识别方法. 首先,确定符合客流时变特性的滑动时间窗口长度以适应动态的数据环境;其次,建立深度置信网络模型以提取窗口内待检样本的客流特征,并实现样本特征模式的自适应划分;最后,将待检样本和相同模式的历史样本映射至多维特征空间,进行基于局部异常因子的客流异常状态识别. 通过广州地铁的案例分析,结果表明:该方法的模式划分精度为92.5%,异常识别误检率和准确率分别为3.98%和91.9%,识别效果与异常的形式和程度相关,且受识别合格判定条件中反应时效要求的影响,整体上能够在保证较低误检率的情况下,实现对各类客流异常状态的灵敏识别.

    • 冻融环境下沙漠砂对混凝土轴心受压力学性能的影响

      2021, 53(3):101-109. DOI: 10.11918/201910059

      摘要 (1290) HTML (214) PDF 6.95 M (1464) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究沙漠砂对混凝土抗冻性能的影响,采用快速冻融方法,进行掺沙漠砂混凝土冻融后轴心抗压强度试验,得到不同冻融循环作用下掺沙漠砂混凝土破坏特征和应力-应变曲线,分析不同冻融循环下掺沙漠砂混凝土表面损伤特征、质量损失率、动弹性模量损失率和超声波波速损失率的变化规律. 结果表明:随着冻融循环次数增加,掺沙漠砂混凝土质量损失率变化较小,动弹性模量损失率、超声波波速损失率、相对峰值应变和极限应变均增大,相对峰值应力和横向变形系数均减小,弹性模量先增大后减小;在相同冻融循环次数下,掺沙漠砂混凝土弹性模量损失率、超声波波速损失率和相对峰值应变均小于普通混凝土,相对峰值应力、横向变形系数和弹性模量比普通混凝土高. 采用过镇海提出的单轴受压本构模型拟合得到应力-应变全曲线方程,分析冻融循环对应力-应变曲线控制参数的影响,可对沙漠砂混凝土结构的抗冻性能进行分析.

    • 季冻区CRTS I型无砟轨道不平顺规律及受力特性

      2021, 53(3):110-117. DOI: 10.11918/201910092

      摘要 (1188) HTML (348) PDF 3.61 M (1286) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探讨路基冻胀变形对轨道不平顺及结构受力的影响规律,基于ANSYS有限单元分析方法,以哈大高速铁路冻胀区路基段为研究基础,建立了考虑限位凸台、凝胶树脂及层间粘结接触特征的CRTS I型板式无砟轨道-路基冻胀冻融耦合精细化有限元模型. 在此基础上,探讨局部冻胀区路基冻胀变形发生位置、不同冻胀波长及幅值对无砟轨道结构的影响,分析了短波冻胀下轨道不平顺、层间离缝特性与静力学性能. 结果表明:短波冻胀时无砟轨道结构不平顺范围、变形、离缝、受力等各项指标均随冻胀波长的减小、冻胀峰值的增加而增大;冻胀发生于底座板板中时对轨道结构受力影响最大,冻胀发生于底座板伸缩缝时对轨道结构变形离缝影响最大;相对于轨道板结构,底座板承受拉应力最大,冻胀发生于底座板板中时结构受力影响更大;在轨道结构抗拉强度方面,底座板为限制结构,建议冻胀检修限值的波长为10 m、峰值为5 mm.

    • 高速铁路无砟轨道路基翻浆模型试验

      2021, 53(3):118-126. DOI: 10.11918/201907040

      摘要 (906) HTML (139) PDF 5.53 M (1289) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高速铁路无砟轨道出现的路基翻浆病害,构建了足尺的轨道路基翻浆模型试验系统,量测了路基翻浆发生过程中路基的含水率、基质吸力和超孔隙水压力,分析了高速列车动荷载作用下路基动水压力的变化规律,并探讨了高速铁路无砟轨道路基翻浆的机理和影响因素. 结果表明:无砟轨道基床表层在雨水入渗条件下基本处于饱和状态,在列车动荷载的长期作用下,易发生翻浆病害;超孔隙水压力的显著增大导致路基发生翻浆,翻浆区域内超孔隙水压力的增量沿基床表层深度方向上保持不变; 饱和状态下,底座板两侧路基的超孔隙水压力较路基中心线下更高,更易发生翻浆. 降低路基含水率或孔隙水压力可有效地防止和抑制路基翻浆的发生.

    • 考虑相对密实度的风积沙隧道围岩稳定性分析

      2021, 53(3):127-136. DOI: 10.11918/202002030

      摘要 (924) HTML (135) PDF 10.62 M (895) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高风积沙隧道施工安全性,以蒙华铁路王家湾隧道为依托开展施工模拟,探讨围岩稳定性变化规律. 通过现场取土开展室内试验,得到围岩物理力学特性,并基于砂性围岩较强的非连续性,采用离散元软件进行不同相对密实度风积沙隧道施工过程模拟,对围岩应力动态变化及松动区发展进行监测分析. 结果表明:在风积沙隧道开挖过程中掌子面前方围岩先行位移的发生范围与围岩相对密实度呈正相关,拱顶上方受扰动范围与围岩相对密实度呈负相关;在密实风积沙隧道中易出现掌子面挤出现象,而松散地层中发生顶部塌方灾害的风险较高;风积沙隧道开挖主要对掌子面前方2/3D~D、洞周及洞室上方0.5D~D内的围岩产生扰动;在相对密实度(Dr)为0.5和0.7的围岩条件下,围岩破坏模式与《铁路隧道设计规范》(TB 10003—2016)采用的破坏模式基本一致,Dr=0.9时围岩失稳形态大致呈椭球状. 风积沙隧道围岩稳定性与其密实程度关系密切,细观颗粒的紧密结合能够有效抵抗外力作用,从而表现为宏观结构的稳定,地层稳定性随相对密实度的增大而提高.

    • 边光滑有限元-边界元耦合法计算二维瞬态涡流场

      2021, 53(3):137-141. DOI: 10.11918/202001049

      摘要 (1367) HTML (140) PDF 2.37 M (908) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高二维瞬态涡流场的计算精度与速度,结合边光滑有限元法计算精度高和边界元法占用计算机内存少的优点,提出一种基于边光滑有限元法——边界元法相结合的混合算法(ES-FEM-BEM)来计算二维瞬态涡流场. 在相同网格划分密度下,相较于传统的有限元-边界元耦合算法(FEM-BEM)而言,该混合算法具有明显提高计算精度的优点. 同时建立了二维脉冲线圈-铝板模型,并对铝板表面的磁场强度进行计算. 结果表明:在网格划分密度相同的情况,ES-FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差只有3.4%,而FEM-BEM的计算结果与测量结果的最大相对误差达到31.8%. 基于边光滑有限元法和边界元法耦合的混合算法,可为瞬态开域涡流场分析提供重要的参考依据.

    • 路堤边坡膨胀土强度非线性应力阈值与浅层稳定性

      2021, 53(3):142-151. DOI: 10.11918/201908149

      摘要 (993) HTML (135) PDF 2.82 M (898) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究膨胀土边坡浅层土体低应力下强度非线性特征及失稳模式对稳定性的影响,针对重塑膨胀土饱和慢剪试验中低应力区段强度非线性变化规律,采用统计原理的Chauvenet准则,确定了低应力下强度非线性与常规应力下线性变化的应力阈值,明确了雨水入渗导致膨胀土边坡浅层溜坍土体的强度处于低应力非线性区段;基于“顺坡曲面”失稳破坏模式,建立了膨胀土路堤边坡浅层稳定分析方法,可以反映雨水渗流作用及低应力下膨胀土强度非线性特征. 研究结果表明:处于低应力下的膨胀土路堤边坡浅层饱和土体具有小黏聚力、大内摩擦角的力学特性是强降雨诱发溜坍破坏的强度条件;采用低应力下强度非线性幂函数模型的“顺坡曲面”组合失稳模式,能更准确描述膨胀土边坡的浅层稳定性,所得安全系数明显低于常规应力下库伦线性模型的圆弧滑面破坏模式.

    • 智能网联环境下混合交通流稳定性解析

      2021, 53(3):152-157. DOI: 10.11918/201907172

      摘要 (1133) HTML (265) PDF 1.64 M (876) 评论 (0) 收藏

      摘要:为分析由智能网联车辆(connected and autonomous vehicles, CAV)与人工驾驶车辆构成的混合交通流稳定性能,提出一种理论解析方法. 应用泰勒公式对跟驰模型进行线性化处理,并应用传递函数理论推导不同CAV比例下的混合交通流稳定性判别条件,针对CAV前车加速度反馈系数进行参数敏感性分析. 考虑开放性边界条件下的小扰动传播特性,设计混合交通流稳定性的数值仿真实验. 结果表明:CAV不稳定的速度范围在人工驾驶车辆不稳定的速度范围以内;CAV比例的增加有利于将交通流从不稳定状态转变为稳定状态;CAV前车加速度反馈系数越大,混合交通流关于CAV比例与平衡态速度的稳定域越大,在CAV比例达到23%时,混合交通流可在全速度范围内稳定. 研究成果可理论计算CAV混合交通流稳定域,可为该混合交通流关于CAV比例与平衡态速度的稳定性分析提供依据.

    • 交通量非均匀分布的沥青路面疲劳等效温度

      2021, 53(3):158-163. DOI: 10.11918/202001037

      摘要 (1006) HTML (154) PDF 882.56 K (877) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有沥青路面疲劳等效温度理论未考虑交通量非均匀分布和沥青路面温度取值不合理等问题,为更加准确科学地计算等效温度,提出沥青层当量温度和深度概念并推导其计算方法,建立大气日当量温度与沥青层当量温度的关系,采用沥青层当量深度处的当量温度作为沥青层代表温度并划分温度区间,开展沥青混合料动态模量和疲劳试验,统计各个温度区间内的交通量分布频率,基于Miner线性累积原理提出一种考虑交通量非均匀分布的沥青路面疲劳等效温度计算方法,计算两种交通量分布方式的等效温度值,最后与其他方法进行对比分析.结果表明:沥青层当量温度可作为沥青层代表温度来划分温度区间;考虑交通量非均匀分布的沥青路面疲劳等效温度计算方法在理论上改进了现有方法的不足,使等效温度的计算更加科学和可靠,两种交通量分布方式的等效温度实际计算结果相差1.6 ℃,与其他方法相比具有一定的优越性,后期应当加强观测,进一步完善计算方法的精确性.

    • 自锚式悬索桥体系转换实用计算分析

      2021, 53(3):164-169. DOI: 10.11918/201912069

      摘要 (975) HTML (145) PDF 2.45 M (752) 评论 (0) 收藏

      摘要:为设计阶段更简洁方便地计算自锚式悬索桥在其体系转换过程中各吊索的张拉力,提出一种基于主缆内力状态计算吊索力的实用计算方法,根据吊索张拉完成的程度将主缆划分为张拉完成段与自由悬挂段两部分,借鉴结构力学中位移法的求解思路,首先在主缆相应吊点处添加约束使主缆张拉完成段内力与目标状态内力一致,然后释放约束使各主缆节段自由变形达到平衡得到该工况下的主缆状态. 综合考虑约束释放前后各主缆节段能量守恒以及主缆的变形协调条件,建立主缆平衡方程求解得到体系转换完成后各主缆节段内力状态. 再根据自锚式悬索桥各主缆节段间的竖向不平衡分力,求得该工况下各吊索力. 通过与工程实例中的试验结果对比,结果表明:此方法计算方便简洁,无需依赖于上一阶段的效应状态,且计算精度满足要求,可用于一般跨径自锚式悬索桥的体系转换分析以及结构设计分析,对结构设计、优化具有一定的指导作用.

    • 受剪应力影响的CFRP-钢界面蠕变本构模型

      2021, 53(3):170-177. DOI: 10.11918/201912052

      摘要 (1094) HTML (173) PDF 2.50 M (755) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究碳纤维增强复合材料(CFRP)-钢界面胶粘剂的蠕变特性,开展不同拉伸荷载作用下CFRP-钢双剪试件的长期加载试验,分析CFRP应变分布规律及其随加载时间变化特点. 基于Burgers模型特性及胶层剪应变随时间变化规律给出了模型中各参数的求解方法. 根据试验数据拟合得到了Burgers模型和Findley幂律方程中各参数的表达式. 结果表明:在长期界面剪切应力作用下CFRP-钢界面胶粘剂发生了蠕变变形,CFRP应变从加载端到固定端非线性减小,其随加载时间增加而增大且增大速率逐渐减小;界面名义剪应力越高,胶粘剂蠕变变形越大,CFRP应变增加越多;Burgers模型中参数ηM和GK均是剪应力τ的一次函数,参数ηK是剪应力τ的二次函数;Findley幂律方程中参数m是剪应力τ的一次函数,参数n是剪应力τ的二次函数;Burgers模型和Findley幂律方程的均方根误差都很小,两类模型都能较好地预测胶粘剂的蠕变变形;当界面剪应力τ较高时,Burgers模型预测的胶粘剂蠕变变形与试验结果吻合程度要好于Findley幂律方程.

    • 公路小半径曲线段外侧车道路侧事故概率预测

      2021, 53(3):178-185. DOI: 10.11918/201912094

      摘要 (953) HTML (281) PDF 3.84 M (760) 评论 (0) 收藏

      摘要:为降低小半径曲线段路侧事故概率,选取道路线形指标(圆曲线半径、硬路肩宽度、纵坡坡度、超高横坡度、圆曲线加宽)、路面状况(路面附着系数)、交通特性(车速、车型)8个路侧事故风险因素进行PC-crash仿真试验,收集12 800组数据. 采用CHAID(Chi-squared automatic interaction detection)决策树技术识别了影响路侧事故发生的显著性风险因素,探讨各种风险因素之间交互作用对路侧事故的影响,并利用贝叶斯网络构建了路侧事故概率预测模型. 根据概率模型预测结果,提出了路侧事故多发路段判别方法,并进行案例验证. 研究结果表明:对路侧事故影响程度最大的显著性风险因素为车速,其次为圆曲线半径、车型、路面附着系数和硬路肩宽度;当80 km/h

    • 腐蚀电场的力学化学耦合模型

      2021, 53(3):186-192. DOI: 10.11918/202001040

      摘要 (1062) HTML (243) PDF 3.63 M (845) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究弹塑性变形对舰船腐蚀电场的影响,针对船体表面的腐蚀缺陷,利用COMSOL仿真软件中的固体力学和二次电流分布模块建立了腐蚀电场的力学化学耦合模型,使用顺序求解器分别对两个物理场进行求解,将固体力学模块仿真得到的结构应力应变耦合到电极反应的平衡电位和交换电流密度表达式,并以此作为二次电流分布模块的边界条件. 研究结果表明:船体结构的变形导致了腐蚀缺陷处的应力集中,力学化学效应使得金属腐蚀电位负移,溶液中电位梯度的存在为电流流动提供了驱动力,从而形成应力腐蚀电偶,且缺陷中心为阳极而缺陷两边为阴极,当腐蚀缺陷处于弹性变形时,应力腐蚀电偶产生的腐蚀电场模值较小,当腐蚀缺陷进入塑性变形时,应力腐蚀电偶产生的腐蚀电场显著增大.

    • 角速度约束卫星编队控制与虚拟演示验证

      2021, 53(3):193-200. DOI: 10.11918/202007131

      摘要 (985) HTML (162) PDF 3.31 M (1004) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对角速度约束下卫星编队姿态同步控制问题,提出一种附加系统动态-姿态同步控制器综合设计策略. 首先,考虑角速度约束影响,建立约束下卫星编队模型;其次,建立姿态跟踪误差方程,将角速度约束转化为角速度跟踪误差约束,并设计新型有限时间附加系统动态,保证姿态变化满足约束要求;然后,基于附加系统状态,设计姿态同步控制器,实现卫星编队有限时间姿态同步;最后,搭建分布式实时仿真验证平台,主控单元由仿真单元提取实时数据绘制仿真曲线,同时将数据发送至视景单元进行场景驱动,通过实时仿真曲线与离线仿真结果的对比分析以及编队控制过程的三维可视化演示,实现了实时环境下控制算法的可靠性验证.

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