2024年, 第41卷, 第5期　刊出日期：2024-05-05

  

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  道路路面免型钢伸缩缝材料与结构

  白桃, 柴志家, 芦训娟, 熊峰, 李元元

  2024, 41(5): 1-9,26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.001

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  为解决道路路面用毛勒式伸缩缝病害多发现状,提高路面伸缩缝养护维修效率及使用效益,对伸缩缝病害成因及解决方案开展研究。首先,通过足量的现场调研与资料研究,掌握实际路用中不同部位的破坏类别与成因;其次通过对毛勒式伸缩缝结构分析进行设计改进与材料研究,提出用于道路路面的免型钢伸缩缝结构,新型免型钢伸缩缝已应用于湖北省某省道试验段;然后通过力学强度试验、动态单轴压缩试验、高温车辙试验、浸水马歇尔试验、小梁低温弯曲试验和间接拉伸疲劳试验等,综合测试于施工现场取样环氧砂浆混合料试样的力学特性、高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性和疲劳耐久性等性能;最后,通过实时位移(缝宽)监测系统对路面的间断式伸缩缝缝宽变化进行监控,获得缝宽同温度的日周期、年周期变化规律。结果表明:随着缝体结构服役年限的增加,病害多发且形式多样,暴露出该结构形式存在缝体脆硬、材料突变、构造分离、应力集中等诸多结构缺陷;环氧砂浆混合料24 h强度可达到28 d龄期强度的70%,具备早强特性,其高温、低温、水稳性能及疲劳性能显著优于同层位沥青混合料;试验段连续配筋路面内部预留缝宽合理,在秋季,缝宽早上7:00最大,晚上20:00最小;CRCP伸缩缝处边缘较中部夏季温度更低缝宽更大;4—5月份、10—11月份为适宜施工的时段,适宜以40 mm预留缝宽施行,低温时节宜增大预留量,高温时节宜减小预留量,调整量以10 mm为宜。
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  二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响

  董长坤, 王宏

  2024, 41(5): 10-19. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.002

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  为了量化分析现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料性能的影响,基于常规力学性能试验、Overlay Tester反射裂缝试验、低应变水平下的四点弯曲疲劳试验,对比分析了现场铺筑上覆热拌沥青混合料前后乳化沥青冷再生芯样与室内马歇尔试样的力学性能差异。量化分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能及耐久性能的增强效果,并基于工业CT无损检测技术,分析了现场二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料微细观空隙结构的影响规律。结果表明:现行规范推荐的马歇尔二次击实方法并不能很好地模拟现场实际压实状况,现场二次热压实对乳化沥青冷再生混合料力学性能、抗反射裂缝性能和抗疲劳耐久性能均有明显增强作用;现场压实乳化沥青冷再生混合料内部的大空隙数量和等效空隙直径均小于马歇尔击实成型,二次热压实作用对乳化沥青冷再生混合料空隙级配影响显著;现场二次压实作用对乳化沥青冷再生混合料力学性能和疲劳性能的改善机理在于二次压实作用增强了乳化沥青冷再生混合料密实度,降低了微细观空隙直径,改善了微细观空隙级配。
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  掺加粉质黏土的泡沫轻质土材料性能试验研究

  刘英, 张鹏恒, 赵相高

  2024, 41(5): 20-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.003

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  为解决工程弃土再利用难题,在泡沫轻质土中掺加了粉质黏土,通过试验分析粉质黏土掺量、湿密度、养护龄期、泡沫掺量对泡沫轻质土材料流值、抗压强度的影响。采用扫描电镜试验观察泡沫轻质土微观结构,分析宏观性能与微观结构的关系。结果表明:水固比相同时,泡沫轻质土的流值随粉质黏土掺量的增加而减小;相同土掺量下,流值随初始湿密度的增大而增大;合理控制粉质黏土掺量和初始湿密度以便施工具有良好的流动性和稳定性;水固比为0.75时,粉质黏土掺量增大,泡沫轻质土的流值减小,在50%掺量下湿密度为700 kg/m³和800 kg/m³轻质土仍表现出较好的流动性;抗压强度随粉质黏土掺量增加而逐渐降低,随初始湿密度增大而增大;当粉质黏土掺量为33%、水固比为0.75时,湿密度为700 kg/m³和800 kg/m³轻质土7 d抗压强度均超过1.0 MPa,满足路基路床部位施工要求;泡沫掺量的增加引起泡沫轻质土湿密度、流值及抗压强度的降低,增加了内部孔隙率;观察微观结构发现,气孔完整独立、分布均匀、孔壁厚度大、形状为球形等良好气孔结构会增强泡沫轻质土结构密实度;粉质黏土掺量和泡沫掺量增加影响气孔完整性,导致泡沫轻质土宏观性能变差。
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  基于优化多维支持向量机回归模型的土体参数反演

  李向海, 杨玲, 魏静

  2024, 41(5): 27-34,78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.004

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  针对如何有效提高位移监测数据反演土体参数精度的问题,提出一种基于麻雀搜索算法优化多维支持向量机回归模型的土体参数反演方法。依托黄土区超深路堑边坡工程项目,采用有限差分软件FLAC3D建立边坡二维模型,并利用正交试验进行土体参数的多因素敏感性分析以确定待反演参数。然后建立符合实际开挖情况的边坡三维开挖模型,计算不同反演参数下的模拟位移值以获得训练数据。利用麻雀搜索算法获得多维支持向量机回归模型的最优参数从而构建SSA-MSVR模型,使用训练数据训练优化模型。最后,将实际监测位移代入训练好的模型求得土体最优反演参数并分析验证反演参数的正确性。结果表明:影响边坡稳定性系数的土体参数敏感性排序前4位为老黄土的内摩擦角、红黏土的内摩擦角、老黄土的黏聚力和老黄土的弹性模量,确定了这4个参数为待反演参数;超深路堑边坡开挖完成后,边坡顶部产生沉降位移,而底部出现卸荷回弹现象;利用反演参数计算的位移模拟值与实际监测值相对误差均小于10%,证明SSA-MSVR模型应用于土体参数反演效果较好,为参数反演提供了新的思路和方法。
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  CFB灰渣对水泥稳定红砂岩集料的增强改性作用

  梁新春, 周明凯, 高鹏, 王宇强, 陈福玲

  2024, 41(5): 35-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.005

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  针对红砂岩均质性差,红砂岩集料性能和水泥稳定红砂岩集料路用性能不明确的问题,以水泥稳定石灰岩集料为对照,分别研究了红砂岩粗、细集料取代率。研究了循环流化床(CFB)炉渣、CFB飞灰掺量对水泥稳定红砂岩集料7 d无侧限抗压强度、长期强度、抗干缩性能和抗冻性能的影响规律。采用SEM揭示了CFB灰渣对水泥稳定红砂岩集料的改性作用机理。结果表明:红砂岩集料的组成成分和物理性能与粒径大小存在明显相关性,集料粒径越小,集料中的黏土矿物含量越高,压碎值越低,塑性指数越高,表明可以通过破碎筛分将不同类型红砂岩分离,提高红砂岩集料均质性。水泥稳定红砂岩集料的强度、抗裂性能、抗冻性受红砂岩粗集料替代率影响小,受红砂岩细集料替代率影响大。采用CFB炉渣和CFB飞灰作复合细集料可显著提高水泥稳定红砂岩集料的路用性能。与同水泥掺量水泥稳定石灰石集料相比,经改性后的水泥稳定红砂岩集料7 d无侧限抗压强度高0.8 MPa,干缩应变低49.5%,抗冻性持平。从SEM的试验结果中可以观察到针棒状钙矾石和絮状C—S—H凝胶,这表明CFB灰渣的水化产物起到了胶结增强作用,针棒状钙矾石形成产生的膨胀与CFB炉渣的多孔"内养生"作用可协同降低干缩、防止冻融破坏。
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  公路缓和曲线长度的合理取值分析

  富志鹏, 任春宁, 张腾, 张江洪, 林宣财

  2024, 41(5): 44-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.006

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  为给车辆由直线(圆曲线)驶入圆曲线(直线)提供合理的路径长度,确保驾驶员能以安全、舒适、自然的状态驶入目标曲线单元,通过对现行路线规范中缓和曲线长度取值规定的合理性分析,发现回旋线参数取值规定易存在曲线单元间长度分配均匀、取值长度过长、不易与地形地物相协调等问题。结合美国《绿皮书》对缓和曲线取值的相关规定,从汽车行驶轨迹、缓和曲线偏移值特征及超高过渡等方面对缓和曲线长度取值进行理论分析研究。结果表明:在设计速度一定的情况下,随着圆曲线半径的增加,缓和曲线长度取值应随之减小;随着设计速度的增加,缓和曲线长度取值也应随之增加,但增加值较小,可忽略不计;在设计速度和圆曲线半径均相同的情况下,随着缓和曲线长度的增加,驾驶员判断前方平曲线的曲率半径偏小,易驶入临近车道,不利于交通安全。另外,根据缓和曲线偏移值特征及超高过渡所需长度研究发现,通过控制缓和曲线偏移值1 m、缓和曲线长度200 m范围,圆曲线半径与缓和曲线之间的变化关系较为稳定,符合车辆行驶轨迹,基本满足超高过渡段设置的要求。经计算得出当圆曲线半径大于1 666 m时,缓和曲线长度宜随圆曲半径的增大而减短。
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  基于m法的横向受荷长桩三参数模型参数反演方法

  随春娥, 张天宇, 杨文军, 郭奇

  2024, 41(5): 54-60. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.007

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  为了提高m法在试桩计算中的精度,提出了基于m法的横向受荷长桩三参数模型参数反演方法。假定地面处桩侧土抗力不为零、地基系数沿深度线性增加,将桩土相对刚度、桩的抗弯刚度、z₀作为参数,建立了横向受荷长桩三参数理论计算模型。假定αz₀,根据桩在地面处位移和转角实测值计算桩土相对刚度、桩的抗弯刚度和桩身最大弯矩。基于桩身最大弯矩计算值接近于实测值条件确定桩土参数,进而通过桩土参数计算桩身弯矩和土抗力并通过其分布情况验证反演方法的可行性。基于理论计算模型分析了剪力作用下αz₀变化对其他参数的影响,结果表明:随着αz₀的增大,桩土相对刚度、桩的抗弯刚度、桩身最大弯矩以及m值均减小,地面处土抗力和C值均增大,最大土抗力先减小后增大。算例分析表明:反演方法能够保证桩在地面处位移、转角、桩身最大弯矩及最大土抗力位置计算值与实测值相符。与现场试验实测值相比,土抗力最大误差在15%以内;与室内模型试验实测值相比,最大土抗力误差在5%以内;桩身弯矩和土抗力沿深度分布较m法合理。考虑地面处的土体抗力并将桩的抗弯刚度作为待定参数,能够更好地分析桩土的实际工作状况。
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  既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法及应用

  王永祥, 李文英, 贾小龙

  2024, 41(5): 61-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.008

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  如何合理有效地开展桥梁抗撞性能评估,特别是准确评价防撞设施的防护效果,是已建桥梁进行船撞桥隐患整治的难题之一。为准确评估已建桥梁加装防撞设施后的抗撞性能,基于现有规范及相关研究成果,结合大量工程项目经验,从抗撞性能评估总体环节、抗撞性能标准确定、设防代表船型确定、船舶撞击力计算、防撞设施防护效果分析、桥墩船撞效应计算及抗撞性能验算等方面,建立了既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法的标准化框架流程。以某长江公路大桥3^#主墩为例,运用上述方法进行桥梁抗撞性能评估。结果表明:典型计算工况下,防撞设施较好地发挥了耗能缓冲防护效果,延长了撞击时间,削减了船舶撞击力,对船舶正撞及侧撞峰值力削减率分别为47.2%和51.6%;不考虑防撞设施防护效果时,3^#主墩抗撞性能不满足要求,主要表现为墩身及桩基横桥向抗剪性能不足;考虑防撞设施防护效果后,墩身及桩基横桥向抗剪性能不足得到改善,桥墩抗撞性能可满足要求。既有防撞设施桥梁抗撞性能评估方法的标准化框架流程系统全面,可用于已建桥梁防撞设施评价及抗撞性能评估。
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  大跨径上承空腹式梁拱组合刚构桥设计关键技术

  赖亚平, 闫福成, 杨丁

  2024, 41(5): 69-78. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.009

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  为克服主跨大于200 m的山区桥梁在桥型选择中采用连续刚构桥易导致的弊端,以及选用上承式钢筋混凝土拱桥由于适用条件存在的局限性,提出了将常规预应力混凝土连续刚构桥和上承式钢筋混凝土拱桥在结构体系上进行组合,形成上承式梁拱组合刚构新桥型。大跨径上承空腹式梁拱组合刚构桥的结构体系和力学特征进行了分析,采用有限元分析方法对该桥型的主要结构参数、合理成桥状态、拱梁汇合段构造、梁拱倒三角区施工和临时扣索的合理拆除时机等设计关键技术开展研究,结果表明:上承空腹式梁拱组合刚构桥利用下弦拱辅助主梁受力并形成自平衡受力体系,显著减小了中跨和边跨主梁长度,使结构力学性能得以优化,具有结构竖向刚度大,对长期挠度变形控制效果好的优点;当结构关键控制点的强度、刚度和线形计算指标符合目标范围时,可达到合理成桥状态;拱梁汇合段的下弦拱顶板与上弦梁底板的交汇构造采用A字形,构造简单,传力效果好,施工质量容易控制;该桥型适宜采用平衡悬浇节段施工,梁拱倒三角区段上弦梁和下弦拱均需采用临时斜拉扣挂辅助结构受力,下弦拱临时扣索宜在拱梁汇合段形成后与中跨常规梁段跨中合龙之前分批拆除,上弦梁临时扣索在全桥合龙后拆除。
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  福建省滨海典型地层搅拌植桩基础竖向承载特性研究

  王坛华, 邱俊峰

  2024, 41(5): 79-86. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.010

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  搅拌植入管桩是在水泥土搅拌桩中植入管桩,形成共同受力的一种新型桩基础,目前被广泛应用于黏土、粉砂层中,但在滨海软土下覆强风化岩地层里尚无实践经验。为进一步探究桩端入岩对搅拌植入管桩竖向承载特性的影响,依托国道G324线福清新厝双屿至大沃段公路工程,在现场进行了3根搅拌植入管桩的竖向荷载试验,采用慢速维持荷载法开展桩端持力层为强风化凝灰岩的搅拌植入管桩承载性能研究。试验结果表明:在近海典型地层中,搅拌植入管桩的荷载-沉降曲线呈缓降型变化,并表现出摩擦端承桩的工作特性;桩身上部侧摩阻力将先于下部发挥,具有明显的异步性;同一土层不同深度处,桩侧摩阻力随桩土相对位移变化规律基本一致,但极限侧摩阻力会随深度的增大而呈小幅度增加;当搅拌植入管桩桩端进入强风化凝灰岩时,粉质黏土层处桩侧摩阻力实测值与规范推荐值基本一致,而在强风化凝灰岩地层中桩侧摩阻力则较规范推荐值提高了35%~44%;在桩端阻力计算上,桩端承载力特征值建议采用相关标准规范中混凝土预制桩极限桩端阻力标准值的一半,以弥补在搅拌植入管桩桩端入岩条件下端阻力计算无据可依的不足。
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  波形钢腹板箱梁正弯矩区的受力性能研究

  庞建利, 毛云程

  2024, 41(5): 87-96107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.011

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  为研究预应力波形钢腹板组合梁正弯矩区的破坏形态和受力特性,完善其理论分析体系。首先,以甘肃某高速公路波形钢腹板组合梁桥为工程背景,将预应力钢筋强度和配筋率设为变化参量,设计制作了3片缩尺比例为1∶3的预应力波形钢腹板节段试验梁进行了正弯矩区抗弯性能试验;其次,通过有限元软件Abaqus 2020分析了波形钢腹板在沿梁长方向的剪应力分布以及混凝土顶板的横向压应力分布情况。结果表明:试验梁屈服前,最大裂缝宽度满足相关规范规定的0.15 mm;配筋强度对预应力波形钢腹板组合梁的纵向挠度影响不大,而增加配筋率可以改善梁体的受力性能,有效减小试件的挠度变形。当试验梁达到屈服后,相较于配筋率,配筋强度对预应力筋内力增长影响更显著;当荷载水平较高时,试验梁的纵向应变在波形钢腹板和下翼缘板处发生突变,增加配筋率可以降低预应力波形钢腹板组合梁横截面的纵向应变。有限元计算结果表明,波形腹板处的剪应力在远离支座和横隔板区域较大,其余位置处则较小。剪应力在距离支座和横隔板约0.5 m范围内逐步减小为最大值的75%左右;混凝土顶板的横向应力分布较均匀,基本可以忽略试件的剪力滞效应。文中所采用的试验方法及试验结果可为同类桥梁受力性能分析提供参考。
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  基于拓扑优化和缩尺试验的小宽厚比独柱式桥墩帽梁力学性能研究

  胡赛鸿, 常柱刚, 邓海波, 丁磊

  2024, 41(5): 97-107. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.012

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  由于小宽厚比独柱墩帽梁属于典型的应力扰动区构件,内部受力较为复杂,普通独柱墩帽梁的设计方法可能对其不适用。对小宽厚比独柱墩帽梁模型进行拓扑优化,分析小宽厚比独柱墩帽梁的空间受力特征,根据拓扑优化结果建立小宽厚比独柱墩帽梁的空间拉压杆模型基本构形,并根据最小应变能准则提出了确定其最优构型的方法。针对目前对小宽厚比独柱墩帽梁试验研究较少的现状,进行缩尺模型试验,研究其竖向静载作用下的受力特性。结果表明:在横桥向,帽梁顶部在双支座荷载下具有最大拉应力;在顺桥向,帽梁中间位置拉应力最大,帽梁的顶部拉应力低于中部,帽梁底部则表现出受压的趋势。由于未考虑顺桥向的力流扩散,根据相关规范中拉压杆模型设计方法计算得到的内力值与试验结果相差较大,说明规范法不适用于小宽厚比独柱墩帽梁的设计。试验结果的应力分布情况与根据拓扑优化结果提出的空间拉压杆模型一致,并且采用空间拉压杆模型计算得到的拉杆应力值相比规范法更加合理,证明本研究所提的空间拉压杆模型基本构形以及确定最优构型方法的合理性。
隧道工程
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  典型地层盾构隧道壁后注浆CEA浆液配比设计及性能研究

  孙立军

  2024, 41(5): 108-117. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.013

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  为探究阳离子水泥乳化沥青(CEA)浆液的流动度、稠度、抗压强度、凝结时间和破乳时间受水泥和乳化沥青掺量的影响规律与机理,通过室内配比试验、扫描电镜和能谱分析,研究了水灰比(W/C)和沥灰比(A/C)对CEA浆液性能的影响规律与机理。结合正交分析与模糊优选理论优选出CEA浆液最优配比。结果表明:A/C在0.30~0.60之间时,随着W/C由0.35增加到0.50,CEA浆液中自由水含量增多,水泥颗粒与乳化沥青接触减少,与自由水接触增多,减缓了乳化沥青破乳速度,促进了水泥水化产物的生成,导致CEA浆液流动度和稠度增大,固化CEA试块抗压强度增大,破乳时间与凝结时间延长;当W/C增大到0.6时,自由水含量增多,在凝结过程中多余的自由水蒸发,固化CEA试块内部孔隙增多,导致其抗压强度降低;随着A/C增大,CEA浆液中自由水含量减少,水泥颗粒与乳化沥青接触增多,水泥水化反应促进了乳化沥青破乳,由于沥青颗粒黏度大且对水泥水化有抑制作用,导致水泥水化产物减少,固化CEA试块抗压强度降低,CEA浆液流动度和稠度减小,破乳时间缩短,终凝时间延长;W/C和A/C均为0.4是CEA浆液的最优配比。
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  隧道工程

  基于水泥-地聚合物公路隧道衬砌裂缝修复试验研究

  韩颖异, 崔达

  2024, 41(5): 118-124. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.014

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  为了研究地聚合物材料对隧道衬砌裂缝的修补效果和影响因素,通过隧道衬砌裂缝诊断与处治模拟平台开展裂缝修补试验研究。根据公路隧道马蹄形断面衬砌受力特点,平台通过两个拱形钢架来模拟衬砌轮廓形状并通过钢架绕铰支座转动实现裂缝修补截面非均布张拉的受力形态。基于该平台分别开展稳定状态、发展状态、不同渗漏水状态下的裂缝修补试验,并通过张开应力和张开后截面浆液分布形态来评价纯地聚合物、纯水泥砂浆、水泥+地聚合物3种材料的实际修补效果,分析不同材料组合、衬砌裂缝状态、以及渗水量对修补效果的影响并给出相关工程建议。结果表明:水泥作为一种碱激发剂能与地聚合物材料发生反应,水泥+地聚合物的裂缝修补效果要优于纯水泥砂浆或纯地聚合物。水泥+地聚合物组合材料的裂缝修补效果随张开加载速率增大而减弱,加载速率30 N/h工况下的黏结张拉应力为10 N/h工况下的46%,仅为无张力工况下的40%,建议衬砌裂缝基本稳定后再开展修补工作。水泥+地聚合物组合材料的修补效果随裂缝位置渗漏量增大而减弱,渗水状态(1 mL/min)对修补效果影响相对较小,7 d和28 d时的修补效果分别降低22%和19%,可直接进行裂缝修补;涌水状态下(20 mL/min)7 d和28 d时的修补效果分别降低42%和38%,不宜直接进行修补。
交通工程
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  交通工程

  高速公路清洁能源自洽充电引导调度策略研究

  麦峻锋, 刘晓霏, 王杰, 袁旻忞

  2024, 41(5): 125-133. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.015

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  针对高速公路服务区车辆充电缺乏有效引导调度策略和清洁能源自洽率的问题,利用图论理论,建立了包含电动汽车、高速公路及服务区的"车-路-服务区"典型出行场景,构建了最优充电引导调度模型。以用户综合成本和服务区电动汽车清洁能源自洽率为约束,针对电动汽车充电引导中的多峰函数寻优问题,采用免疫优化算法,提出了一种高速公路服务区最优充电引导策略。根据建立的典型出行场景,通过模拟仿真进行电动汽车充电引导调度策略的研究,并验证服务区电动汽车清洁能源自洽率对充电引导策略有效性的影响。结果表明:引导调度策略使高速公路系统总体运行效率提高了32.8%,各服务区的平均充电负荷降低50.3%,对减小各个服务区充电负荷差距具有显著效果;考虑清洁能源自洽率并引入自洽率权重后,高速公路能源系统的清洁能源自洽率与电动汽车行驶总时间呈近似线性关系;当车流量维持在3辆/h时,服务区电动汽车清洁能源自洽率达到初峰77.6%,之后逐渐下滑;当车流量提升至5辆/h时,自洽率攀升至最大值78.3%;随着车辆的增加,总自洽率以指数形式下降;当车流量急剧上升至250辆/h时(相当于日均电动汽车使用量超过6 000辆时)所有服务区的清洁能源将被耗尽。
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  交通工程

  旅游交通综合体影响因素及动力机制研究

  杨星, 余青

  2024, 41(5): 134-142. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.016

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  旅游交通综合体属于交通运输与旅游业融合发展进程中的新生事物。为有效推进旅游交通综合体健康、可持续发展,针对目前其概念内涵不清晰、影响因素不明确、发展路径不明朗、建设发展偏盲目等问题,基于节点布局规律,借助交通运输学、旅游学、经济学、系统学等相关理论,提出旅游交通综合体的定义、内涵、主要组成要素及构成原理。借鉴旅游目的地生命周期理论,提出了旅游交通综合体"孕育阶段—快速成长阶段—逐步成熟阶段—稳定阶段—衰退(或重生)阶段"的演进发展过程。遵循"研究基础—理论体系—影响因素—阶段分析—动力机制"的总体思路,从文献分析、实证探索、自身功能特征分析3方面入手,通过专家问卷调查确定旅游交通综合体的2个1级影响因素、12个2级影响因素和37个3级影响因素。依据主成分分析法,遴选确定7个核心影响因素。利用动力机制中"内生动力、外生动力"等相关概念和作用原理,对旅游交通综合体的影响机理和动力机制进行分析。在此基础上,深入剖析5个发展阶段的核心影响因素和辅助影响因素,进而得出旅游交通综合体不同阶段发展演进的影响机理及推动其发展演进的核心动力因素。
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  交通工程

  山地风电叶片运输稳定性补偿研究

  林兰刚, 丛鲁兹, 何太碧, 曾传华, 尹鹏

  2024, 41(5): 143-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.017

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  针对山地风电叶片在运输过程中因牵引力和横纵坡等方面造成的失稳问题,通过Solidworks建立车组模型,利用flow simulation插件进行了运输工装流体分析,得出了不同风速、风向的风载荷对车组的作用情况,并且提出用一种新动力运输方式,在保证牵引力的情况下提高安全性,对横坡、纵坡情况下的工装举升补偿和工装自转补偿进行研究,拟合出其具体的补偿角度公式,并且对有可变配重的工装,拟合出具体配重位置补偿公式。结果表明:在不同风速、风向的风载荷对山地风电叶片运输的影响研究中,在风速逐渐增加过程中,总压与受力变化趋势均增大且变化趋势相同,由于山地风电叶片的翼型结构,横向流速呈直线增加,且不等于设置的环境速度。而对不同的风向研究中,横向风作用远大于纵向风作用,结合自走式液压平板车运输速度极小,因此,在实际中通常忽略纵向风作用。其次针对现有条件的多车牵引弯道通过性低的缺点设计出了一种多动力单元运输方式。在工装补偿仿真试验中,利用工装的自转与举升来对叶片运输中遇到的横纵坡进行补偿,采用公式拟合的方法得出在一定坡度下的具体补偿角度。在配重位置仿真试验中,通过拟合公式得出了在工装一定举升角度下的配重具体补偿位置。
智能交通
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  智能交通

  基于宏观基本图的交通控制有效性与路网稳定性研究

  姚顺雨, 卢维科, 毛剑楠, 刘澜, 胡国静

  2024, 41(5): 152-160. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.018

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  区域城市路网在不同控制方法下呈现的网络交通流输出水平与维持能力不尽相同,要评价控制效果的优劣,需要分析区域控制方式下路网交通流与路网耦合时所体现出来的特征值。作为一种路网的基本属性,选择宏观基本图作为研究区域交通控制有效性与路网稳定性的评价载体,解析了相对于路段、交叉口等单点评价具有的优势。基于MFD的区域交通控制评价不受路网交通需求变化的影响。研究建立了路网最大加权流量、最佳累计车辆数、路网负载能力、交通流分布均衡度以及时序均衡度5评价指标,以对区域交通信号控制方法的有效性与路网运行的稳定性进行评价,解读路网高峰时段的交通流维持能力。以成都青羊区太升南路附近37个信号交叉口为路网,利用VISSIM二次开发技术,获得了该路网在定时控制、感应控制、自适应控制以及自适应协调控制下的路网宏观基本图形态。通过对比各控制方法的宏观基本图形态特征与评价指标,从多个维度比较了各控制方法的特征与适用性,分析了相应的控制有效性,解读了其从平峰至过饱和各阶段的交通流维持能力,进而可以了解特定控制方法下路网的运行效率。同时,根据相应控制方法的稳定性表现,指出了各自的局限性,有助于在实际应用中根据区域路网面临的环境,分析应采取的交通控制策略。
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  智能交通

  基于免疫机制的网联车队双层信息传播模型研究

  韩嘉成, 王江锋, 罗冬宇, 王钰, 张树奥

  2024, 41(5): 161-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.019

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  恶意信息感染网联车队后,会对跟驰行为产生影响,降低道路利用率或危害车队安全,需要研究恶意信息的感染过程并提出解决策略。基于独立级联模型提出了恶意信息与免疫信息的双向传播模式,根据通信传输差异建立了双层信息传播模型,参考补丁治愈网络病毒的免疫机制提出了观察者车辆治愈车队的方法。以信息功能为分类依据将传播信息分为目标信息、恶意信息和免疫信息,以传播模式差异为依据将传播信息置于相应模型层面。在搭建的仿真平台中,模拟网联车队的跟驰控制场景,通过注入恶意信息以验证所提出双层信息传播模型的可行性,提出愈速比概念作为试验变量,并讨论观察者车辆在网联车队中的最佳设置参数。结果表明:双层信息传播模型能够合理阐释网联车队恶意/免疫信息的传播机理,目标信息定向传输给所需车辆,恶意信息与免疫信息在通信交互层双向传播,实现相应的感染或治愈功能;当免疫信息的治愈时间固定时,观察者车辆的最佳位置是车队中段,可实现车队平均车间距偏差最小;当观察者车辆在车队中段位置时,愈速比存在设置最优值,可同时兼顾治愈成本与治愈效果;提出的观察者车辆策略能够有效抵御恶意信息传播带来的危害。
汽车工程
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  汽车工程

  基于应力等效关系的汽车零部件疲劳寿命预测模型

  张禄, 周炜, 张学文

  2024, 41(5): 171-177. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.020

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  对于预测多级应力加载下的汽车零部件疲劳寿命,已有的相关非线性模型通常需要依赖大量的试验数据,或者较难选取合适的基准值,使得疲劳可靠性理论在汽车领域的应用存在一定局限性。针对此问题,基于材料疲劳寿命特性曲线,通过分析两级应力之间疲劳损伤转化过程,建立了一种考虑相邻载荷作用的等效转化关系,推导了两级、三级及更高应力等级情况下相邻应力之间的疲劳累积损伤等效公式和剩余疲劳寿命的表达式,进而提出了一种基于应力等效关系的疲劳寿命预测模型。该模型的计算过程仅需不低于两级应力的材料疲劳寿命试验结果。采用二级、三级、四级及五级应力加载试验数据,分别计算并对比了Miner模型、Manson模型、Subramanyan模型、Hashin模型及新模型的相对误差平均值和最大值,进一步汇总了两级至五级应力下各模型疲劳累积损伤与疲劳累积寿命的预测结果、各模型预测疲劳损伤与试验疲劳损伤之差的分布。结果表明,基于相邻载荷作用等效转化的新模型在疲劳寿命的整体预测结果优于Miner模型、Manson模型、Subramanyan模型及Hashin模型,可更为准确地应用于材料多级应力下的疲劳寿命/损伤预测。
环境工程
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  环境工程

  城市街道交叉口机动车排放颗粒物扩散分析

  王占宇, 刘林涛, 周士兵, 郭晓光, 张本宏

  2024, 41(5): 178-185. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.021

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  为研究城市某平面十字交叉口处机动车排放不同粒径范围的颗粒物扩散特性,分析交叉口早高峰时间段内,气象因素(风速、温度和风向)与交通因素(车型、车流量)对交叉口处颗粒物浓度扩散的影响。将车辆在交叉口的行驶排放作为污染线源处理,计算车辆排放源强,建立了交叉口仿真模型,运用CFD软件分析周边有建筑物环境下交叉口颗粒物分布特征,分析温度、风速、风向及车流量对颗粒物扩散的影响。进行交叉口监测点处早高峰与非早高峰时段的颗粒物浓度实地监测,对比分析不同时段的颗粒物浓度特征。采用皮尔逊相关系数法进行综合影响分析,验证模拟结果。结果表明:数值模拟与实际道路监测浓度分布趋势有较好符合,建筑物布局使污染物浓度局部呈现较大差异性,气温、风速与颗粒物浓度成负相关;风向不同,颗粒物浓度差异显著,颗粒物浓度在―5~15 ℃温度区间内变化较明显;不同车型流量对颗粒物浓度的影响度不同:大型车流量>中型车流量>小型车流量;合理规划交叉口处的建筑物布局,间接对气象环境与颗粒物浓度分布的相关性产生影响,从而对颗粒物的扩散与降低交叉口局部环境高浓度产生积极作用;控制交叉口的交通流特性,可以改善机动车排放及其对行人的危害程度。
运输经济
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  运输经济

  考虑新机场投运的多式联运组织演化博弈——以北京大兴国际机场为例

  王晓平, 吴雅婷, 陈佳慧

  2024, 41(5): 186-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2024.05.022

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  为迎合市场需求,激发北京市新机场及周边企业运输潜力,发展多式联运并合理调动运输供给资源成为关键。通过建立航空运输企业、公路运输企业及多式联运经营人三方演化博弈模型,对各参与方组建多式联运组织的策略、选择演化路径及合作机制进行研究。各参与方在成本投入与可获得的额外收益之间权衡,决策是否选择组成联运组织。研究过程中设置合作意愿,对多式联运组织各参与方策略选择的演化路径进行仿真分析,并分别改变业务规模系数、运输收益系数及新市场损失系数,就各参与方行为对其策略选择的演化结果进行分析。结果表明:各参与主体初始意愿的变化对多式联运组织的建立和有效运营产生直接影响,即运输企业对合作策略的初始意愿是多式联运组织形成的关键;经营人企业的行为策略选择也将影响航空运输企业和公路运输企业的成本付出与新市场带来的额外收益获得,组织内部因素(例如合理收益分配)有助于促进多式联运组织有效形成;组织业务规模、市场发展状况变化等外部环境因素也对多式联运组织成员的意愿值有所影响,即不同运输企业行为会影响经营人企业的经营态度,也将作用于组织的演化方向及到达均衡状态的演化时间。