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《中国公路学报》 CSCD 北大核心

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专业技术性刊物。反映公路建设、交通运输面的科技成果，内容包括道路工程、桥隧工程、交通工程、筑路机械工程、汽车运输工程、客挂车技术、公路运输经济与工程经济等面。查看详情>>
  • 主办单位中国公路学会
  • 国际标准连续出版物号1001-7372
  • 国内统一连续出版物号61-1313/U
  • 出版周期月刊
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预制拼装桥面板湿接缝构造形式及其性能研究进展 被引量：1
1
作者 胡梦涵 贾振雷 +2 位作者 韩强 杜修力 惠斌 《中国公路学报》 北大核心 2025年第2期147-163,共17页
预制拼装桥面板以施工速度快,低碳环保,对既有交通和周围环境干扰小等优势逐渐成为桥梁工程领域的研究热点之一。预制拼装桥面板的施工速度、整体性和耐久性主要取决于接缝形式、构造与材料等。湿接缝以其现场浇筑量小,施工容差大,整体... 预制拼装桥面板以施工速度快,低碳环保,对既有交通和周围环境干扰小等优势逐渐成为桥梁工程领域的研究热点之一。预制拼装桥面板的施工速度、整体性和耐久性主要取决于接缝形式、构造与材料等。湿接缝以其现场浇筑量小,施工容差大,整体性能好等优势逐渐成为预制拼装桥面板普遍采用的接缝形式。对预制拼装桥面板湿接缝的研究进行了较为系统的梳理和总结。首先介绍了常见湿接缝的类型和性能,并阐述了基于高性能材料湿接缝的构造形式和力学性能,重点探讨了预埋钢筋湿接缝和预应力湿接缝的抗弯、抗剪和抗拉承载力预测模型与计算方法;在此基础上,通过实际工程应用与实践阐明了预制拼装桥面板湿接缝的工程应用价值;指出了预制拼装桥面板湿接缝的发展趋势和进一步需要开展的研究工作。结果表明:基于高性能材料,研发性能优越、构造简单、施工便捷且兼顾经济性的湿接缝连接构造仍然是前提,创新性的湿接缝在弯矩、剪力和疲劳等作用下的工作机制、失效机理和力学性能预测模型及计算公式等是基础,预制拼装桥面板湿接缝面向工程的实用设计方法等是关键。 展开更多
关键词 桥梁工程 预制拼装桥面板湿接缝 综述 高性能土木工程材料 力学性能 分析模型
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考虑界面吸力的根-土界面剪切强度模型及影响因素研究 被引量：2
2
作者 欧阳淼 蓝日彦 +4 位作者 张红日 王桂尧 覃冠华 郭鸥 李臣光 《中国公路学报》 北大核心 2025年第1期108-118,共11页
根-土界面含水率是影响根系加筋锚固效果的重要因素,为量化界面含水率对根-土界面剪切强度的影响,以非饱和有效应力原理为基础,建立了考虑界面吸力的根-土界面剪切强度模型。该模型将根-土界面剪切强度分为两部分,一部分剪切强度由净法... 根-土界面含水率是影响根系加筋锚固效果的重要因素,为量化界面含水率对根-土界面剪切强度的影响,以非饱和有效应力原理为基础,建立了考虑界面吸力的根-土界面剪切强度模型。该模型将根-土界面剪切强度分为两部分,一部分剪切强度由净法向应力引起,另一部分剪切强度由界面基质吸力和张力吸力引起。通过室内单根拉拔试验测定了多花木兰、小叶女贞、香根草和刺槐4种植物根系在不同界面吸力、不同法向荷载条件下的根-土界面剪切强度,将试验值与模型值对比,相对误差在9%以内,验证了模型的准确性和可靠性。此外,分析模型影响因素发现,根-土界面摩擦因数与根系表面粗糙度存在显著的相关性,其中根系表面粗糙度指标中轮廓平均高度与根-土界面摩擦因数的关联性最大,关联度为0.96,权重达到0.35;有效应力参数和弯液面半径、饱和半径、填充角、接触角密切相关,且随着界面体积含水率的增加而增大;界面吸应力取决于基质吸力和有效应力参数的相对大小,其随着界面体积含水率的增加呈先增后减的变化趋势。上述研究成果可为进一步探讨根-土界面相互作用力学机制,以及优化边坡生态防护设计提供参考。 展开更多
关键词 路基工程 根-土界面剪切强度 拉拔试验 界面吸力 粗糙度
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高速公路混合交通流动态协同汇入控制研究
3
作者 王正武 李西 +2 位作者 李皓 陈涛 向健 《中国公路学报》 北大核心 2025年第8期122-137,共16页
智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicles,ICV)与人工驾驶车辆(Human-drive Vehicle,HDV)组成的智能网联混合交通流将长期存在,将深刻影响高速公路入口匝道车辆的合流行为。为解决现有高密度混合交通流下因车辆汇入控制汇入序列和... 智能网联汽车(Intelligent Connected Vehicles,ICV)与人工驾驶车辆(Human-drive Vehicle,HDV)组成的智能网联混合交通流将长期存在,将深刻影响高速公路入口匝道车辆的合流行为。为解决现有高密度混合交通流下因车辆汇入控制汇入序列和车辆轨迹交互关系、HDV动态性考虑不足导致通行效率低和能源消耗高等问题,提出一种高速公路车辆动态协同汇入控制策略。首先,根据控制区车辆状态确定匝道车辆的可能汇入间隙;然后,考虑合流序列选择和车辆轨迹规划交互关系,以能耗最小为目标进行合流序列及车辆轨迹的协同优化,对匝道车辆及预期汇入间隙前后车辆进行提前换道和主动车速调节;最后,考虑HDV动态性,设计车辆汇入动态调控策略对合并区车辆进行动态调控,确保中高密度下匝道车辆能汇入主线。利用SUMO和Python仿真试验,对比无控制情况和基于PID的控制策略验证提出的动态协同汇入控制策略,并对有无换道策略进行敏感度分析。试验结果表明:①在匝道车流量较大时,相较于无控制情况,所提出的策略使得车辆总体碰撞指标降低了38.84%~94.25%,总延误降低了13.45%~80.82%,平均速度提高了36.01%~52.87%;②相较于基于PID的优化控制策略,所提出的策略使得车辆总体碰撞指标降低了17.32%~81.38%,总延误降低了2.01%~66.95%,平均速度提高了0.93%~6.87%,总能源消耗量降低了1.75%~8.17%,车辆轨迹较平滑且车速分布较均匀,且极少发生车辆停车;③在设定的各种交通状态下,提前换道策略虽然会造成能耗的提高,但是在行车安全和通行效率方面都要更优。 展开更多
关键词 交通工程 混合交通流 协同汇入控制 高速公路入口匝道 智能网联汽车
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装配式地下连续墙竖缝钢管咬合刚性接头的抗弯及抗剪试验
4
作者 穆保岗 肖世伟 +4 位作者 刘晓东 黄李骥 刘明虎 邓会元 龚维明 《中国公路学报》 北大核心 2025年第4期121-130,共10页
随着建筑工业化的快速推进,装配式地下连续墙因其工厂预制生产、现场快速拼装、环境友好等特点在地下工程中开始应用,装配式地连墙强度的关键控制因素是预制墙段接头的抗弯、抗剪承载性能。针对竖缝采用钢管咬合的刚性接头,设计、制作... 随着建筑工业化的快速推进,装配式地下连续墙因其工厂预制生产、现场快速拼装、环境友好等特点在地下工程中开始应用,装配式地连墙强度的关键控制因素是预制墙段接头的抗弯、抗剪承载性能。针对竖缝采用钢管咬合的刚性接头,设计、制作并完成了3个抗弯构件、3个抗剪构件的模型试验。试验结果表明:采用钢管咬合的刚性接头在受弯状态下破坏形式为明显的塑性破坏,破坏时主要特征为受拉区的灌浆料与钢管剥离,裂缝形态为沿接缝轮廓脱离。理论和数值分析表明:位于受拉侧咬合部位处中部约25%高度范围内灌浆料的浇筑质量为接头受弯破坏的主控因素;钢管咬合接头在受剪破坏时为脆性破坏,其抗剪承载力与相同尺寸的现浇接头抗剪承载力差别不大;钢管咬合接头受剪破坏时,抗剪承载力主要由齿键和咬合钢管承担,咬合钢管的存在能够提高构件抗剪承载力。上述试验结果验证了竖缝采用钢管咬合刚性接头在装配式地下连续墙中的适用性。 展开更多
关键词 桥梁工程 装配式地连墙 接头抗弯试验 竖缝接头 接头抗剪试验 接头承载性能
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作业区驾驶人限速响应行为分析与预警功效研究
5
作者 段克 杭君宇 +4 位作者 李超 黄岩 闫学东 刘东 赵丹 《中国公路学报》 北大核心 2025年第10期348-361,共14页
针对作业区限速变化引发的交通安全问题,旨在利用车内语音预警来改善驾驶人的限速响应行为,提高路段的交通安全水平。选取双向四车道高速公路作为研究场景,设置道路设计速度为120 km·h^(-1),作业区路段限速为80 km·h^(-1);同... 针对作业区限速变化引发的交通安全问题,旨在利用车内语音预警来改善驾驶人的限速响应行为,提高路段的交通安全水平。选取双向四车道高速公路作为研究场景,设置道路设计速度为120 km·h^(-1),作业区路段限速为80 km·h^(-1);同时,考虑晴天和雾天2种视距条件,设置2种条件下的能见度分别为300、100 m。依托驾驶模拟仿真平台搭建测试场景,招募23名男性(职业驾驶人12名、普通驾驶人11名)和21名女性(职业驾驶人11名、普通驾驶人10名)参与并完成测试。同时分析减速起点位置、平均减速度、速度标准差、超速百分比和非舒适减速累计时长占比等行为指标。研究结果表明:相较于普通驾驶人,职业驾驶人的限速响应行为与高风险关联密切,表现为该群体倾向于采取较大的减速度,且非舒适减速累计时长更高;雾天虽会导致减速起点延后,但驾驶人通过保持较低的行驶速度和速度标准差,超速百分比反而低于晴天环境;预警信息可使减速起点提前,为驾驶人提供充足的准备时间,从而降低响应过程中的非舒适减速度占比时长和超速百分比,同时,预警还可使减速起点更加集中地分布在信息发布位置处,有利于交管部门精准开展防控工作。研究结果可为高速公路作业区路段的限速变化管理提供借鉴。 展开更多
关键词 交通工程 语音预警 驾驶模拟仿真 作业区 限速变化
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沉管隧道新型剪力杆组合结构的抗剪应用研究 被引量：2
6
作者 叶亮 陈鸿 +3 位作者 禹海涛 陈正杰 张巍 张乐乐 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期356-370,共15页
为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开... 为了提高节段接头施工效率和沉管隧道预制化水平,改善现有节段接头连接方案存在的接头截面利用率低、中埋式止水带安装困难、工效低和剪力键浇筑质量差等突出问题,提出以新型钢剪力杆组合结构替代传统剪力键的节段接头连接方案。通过开展剪力杆组合结构单杆、多杆剪切试验,测量剪切荷载、接头相对错动、钢套筒应变和钢筋应力,研究其抗剪性能。以大连湾海底沉管隧道工程为依托,基于材料塑性损伤本构模型,考虑节段接头的细部构造,根据剪力杆组合结构剪切试验对数值仿真方法的有效性进行验证。利用数值模拟研究了节段接头水平向、竖直向剪切,绕横轴、竖轴弯曲的变形规律和破坏特征,进一步建立三维仿真模型,研究剪力杆组合结构在大连湾海底沉管隧道工程中的工作情况。研究结果表明:剪力杆组合结构的失效由剪力杆的剪断破坏控制,破坏延性特征明显。剪力杆破坏荷载-位移关系可以分为弹性、塑性加强和塑性破坏3个阶段。接头存在间隙时,剪力杆组合结构破坏屈服特征明显。剪切试验数值结果与现场试验结果吻合良好。节段接头数值试验揭示,在剪切、弯曲作用下接头破坏过程较为复杂,且均呈现出阶段性特征。基于接头损伤分析,提出了节段接头位移安全评价指标。对控制工况下的三维全长数值模型的节段接头计算位移指标进行安全评价,评价结果显示,剪力杆组合结构适用于大连湾海底沉管隧道工程并具有良好的经济性。 展开更多
关键词 隧道工程 沉管隧道 剪切试验 抗剪性能 剪力杆 节段接头 剪力键
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交通流“流速密能”图谱模型与应用 被引量：2
7
作者 黄健畅 宋国华 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期84-97,共14页
交通流的物理本质是能量驱动的物质位移。为挖掘交通流和能量的关系,基于交通流功率分布模型探索建立了流量、速度、密度和能量四要素图谱。其中,能量(kJ·km^(-1)·h^(-1))在数学上描述为能耗因子(kJ·km^(-1)·veh^(-... 交通流的物理本质是能量驱动的物质位移。为挖掘交通流和能量的关系,基于交通流功率分布模型探索建立了流量、速度、密度和能量四要素图谱。其中,能量(kJ·km^(-1)·h^(-1))在数学上描述为能耗因子(kJ·km^(-1)·veh^(-1))和交通流量(veh·h^(-1))的乘积。首先,基于均衡态交通流不同空间平均速度下的功率分布,建立随平均速度变化的能耗因子曲线;其次,基于4个经典交通流基本图模型(Greenshields、Greenberg、Underwood和Van Aerde)建立速度与流量关系;最后,结合流量和能耗因子得到流量-速度-密度-能量图谱。当能量转换效率为100%时:在速度-能量方面,流量对能量的变化起到主导作用,因此,随着速度上升能量呈现先上升后下降趋势;在密度-能量方面,随着密度上升能量同样先上升后下降,但由于密度和速度呈负相关,其变化原理与速度-能量相反;在流量-能量方面,同一流量可对应低速/高速下的拥堵/非拥堵状态,能耗因子随着流量上升呈现2种状态,能耗因子上升或能耗因子下降,但下降速率低于流量上升速率。该研究是面向能量网络制定精细化政策和优化能源网络设施设计的先行工作。 展开更多
关键词 交通工程 流速密能 图谱 功率分布 能量 交能融合
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流线箱梁弯扭耦合气动力非线性特性与颤振行为预测
8
作者 赵林 王达 +2 位作者 方根深 崔巍 葛耀君 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期273-282,共10页
传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析。为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围。在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化... 传统大跨度桥梁空气动力学颤振分析忽略了结构和气动力非线性,多用于预测颤振临界风速而难于对颤振后行为进行合理分析。为此,通过强迫振动试验对气动力叠加性进行详细考证,阐明其适用范围。在传统复模态特征值分析中引入了随幅值变化的结构阻尼比和颤振导数,实现了颤振后状态结构振幅的预测分析,并与风洞试验结果进行了对比验证。结果表明:试验范围(竖向振幅Ah/B≤1.0,扭转振幅Aα≤12°)内,流线箱梁断面弯扭耦合气动力近似满足叠加性;节段模型风洞试验中结构阻尼和气动力的幅值依赖性是系统非线性的主要表现形式,在复模态特征值分析中引入幅变的颤振导数和结构阻尼比可以较好地预测滞回颤振振幅随风速的变化关系。 展开更多
关键词 桥梁工程 流线箱梁断面 非线性气动力 颤振后 气动力叠加性 复模态特征值法
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考虑薄壁箱梁阻尼下的车-桥耦合振动解析理论与应用 被引量：4
9
作者 莫向前 杨永斌 +4 位作者 史康 高丝雨 耿波 袁佩 郑植 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1-16,共16页
阻尼作为桥梁的固有属性,可以显著减小桥梁的动力响应,从而提高行车的安全性和舒适性。然而,为方便求解移动车辆下的空间桥梁动力学方程,通常会忽略桥梁阻尼的影响。因此,以单轴双自由度车辆通过单箱单室空间薄壁箱梁为例,推导了考虑薄... 阻尼作为桥梁的固有属性,可以显著减小桥梁的动力响应,从而提高行车的安全性和舒适性。然而,为方便求解移动车辆下的空间桥梁动力学方程,通常会忽略桥梁阻尼的影响。因此,以单轴双自由度车辆通过单箱单室空间薄壁箱梁为例,推导了考虑薄壁箱梁阻尼影响下车-桥耦合振动解析解。依据该解析解验证了利用车辆响应或轮胎-桥梁接触点响应识别桥梁扭转-弯曲耦合频率与竖向弯曲频率的可行性。此外,桥梁截面的单对称轴形式使得其质心与剪切中心不重合,导致桥梁横向与扭转运动耦合,而竖向运动相对独立。考虑桥梁双向阻尼特性,即允许为竖向运动和横向-扭转运动分配不同的阻尼比。同时,基于横截面刚性假设推导了车辆的摇摆和竖向接触响应,实现了桥梁扭转-弯曲频率和竖向频率的分离,并通过残余接触点响应技术消除了路面粗糙度的影响。研究结果表明:(1)通过摇摆和竖向接触响应可分别识别桥梁的前几阶扭转-弯曲耦合频率和竖向频率;(2)竖向和扭转-弯曲方向的阻尼比只影响自身方向频率的可见性,尤其是高阶频率;(3)残余接触响应技术表现出一定的鲁棒性,即在较差的路面状态下仍表现出较好的识别效果;(4)实际工程应用时,建议检测车以10 m·s^(-1)(36 km·h^(-1))的速度运行。 展开更多
关键词 桥梁工程 薄壁梁 解析解 车桥耦合 阻尼
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考虑车轮接触面效应的车桥耦合振动分析方法研究 被引量：2
10
作者 张龙威 尹诗定 +2 位作者 曹君辉 袁帅华 邵旭东 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期152-163,共12页
当前公路车桥耦合振动系统普遍采用单点力轮胎模型,忽略了车轮的空间荷载效应对车桥耦合的影响,较难真实地模拟车辆对桥梁的动力响应。为解决这一问题,提出了一种考虑车轮接触面效应的车桥耦合理论与建模方法。首先,根据车辆轮胎实际的... 当前公路车桥耦合振动系统普遍采用单点力轮胎模型,忽略了车轮的空间荷载效应对车桥耦合的影响,较难真实地模拟车辆对桥梁的动力响应。为解决这一问题,提出了一种考虑车轮接触面效应的车桥耦合理论与建模方法。首先,根据车辆轮胎实际的接触面积,建立由均匀分布的弹簧-阻尼单元组成的多点力车轮模型,代替传统的单点力轮胎模型,构建考虑车轮接触面效应的车桥耦合运动平衡方程;然后,基于新的建模方法,运用LS-DYNA分别建立了简支T梁和板桥的车桥仿真模型,与现有研究结果进行对比,研究车轮的空间荷载效应;最后,结合钢桥面的实桥动力试验和仿真结果,验证了多点车轮力接触模型的准确性和可行性。结果表明:对于T梁桥和板桥,车轮的空间荷载效应会在一定程度上削弱车桥的动力响应,且随着桥梁刚度的减小及路面状况的变差而越发明显。其中,板桥在E级路面下的多点力模型所对应的最大动态响应比相应的单点力模型结果低4.94%。对于结构局部刚度更小的钢桥面桥梁,未考虑车轮接触的单点模型的计算结果会明显高估桥梁的动态响应,在面板处测点最大动态响应计算值比实测值高8.83%。相比之下,考虑车轮接触面效应的仿真结果与实测值更为接近,不同疲劳细节处所对应的误差都在2%以内,U肋处的误差仅为0.33%。因此,考虑车轮接触面效应车桥耦合系统能更真实地反映桥梁尤其是钢桥面结构的车桥动力性能。 展开更多
关键词 桥梁工程 车桥耦合 数值模拟 车轮接触模型 路面粗糙度 钢桥面 实桥试验
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高地应力软岩隧道分级让压支护结构的力学特性分析 被引量：8
11
作者 董建华 徐斌 吴晓磊 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期342-355,共14页
针对高地应力软岩隧道中让压支护结构让压量小、协同性差等不足,基于合理释放围岩应力及协同变形机理,提出了具备两阶段让压功能的隧道分级让压支护结构。根据两阶段变形特点,基于荷载结构法,建立了分阶段力学简化计算模型,揭示了让压... 针对高地应力软岩隧道中让压支护结构让压量小、协同性差等不足,基于合理释放围岩应力及协同变形机理,提出了具备两阶段让压功能的隧道分级让压支护结构。根据两阶段变形特点,基于荷载结构法,建立了分阶段力学简化计算模型,揭示了让压结构变形与围岩压力间的相互关系。此外,通过收敛约束法建立数值分析模型,对比强支护和让压支护时的围岩变形特点,揭示了让压支护结构应力分布规律。结果表明:让压点决定了结构进入让压阶段的时机,让压点过小将导致结构急速失稳,不满足围岩的早期变形控制要求,让压点过高则不利于结构让压变形的完全释放,延缓结构稳定时间,影响围岩稳定;增大让压量可显著释放围岩应力,降低结构受力,保障支护结构的稳定性。合理调控两阶段的让压量分担,可提高内拱架的稳定性,减小内拱架的应力集中,提高结构承载能力。所提出的分级让压支护结构通过两阶段让压达到提高让压量、释放围岩应力、减小结构受力的目的,保障了隧道围岩稳定,可为高地应力软岩环境下的支护措施提供借鉴。 展开更多
关键词 隧道工程 高地应力软岩 让压支护 力学分析 应力释放
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TBM滚刀与高压水射流布局对滚刀破岩效率影响的室内试验 被引量：2
12
作者 张金良 许弘毅 +2 位作者 龚秋明 杨风威 宋常杰 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期204-217,共14页
硬岩掘进机(TBM)在完整高强度岩体中掘进性能受限,可通过搭载高压水射流系统在工作面上切缝以提升滚刀破岩效率,然而相关大尺寸试验较少且缺乏系统性。为探究滚刀-高压水射流切割布局对滚刀破岩效率的影响,采用福建龙岩黑云母花岗岩先... 硬岩掘进机(TBM)在完整高强度岩体中掘进性能受限,可通过搭载高压水射流系统在工作面上切缝以提升滚刀破岩效率,然而相关大尺寸试验较少且缺乏系统性。为探究滚刀-高压水射流切割布局对滚刀破岩效率的影响,采用福建龙岩黑云母花岗岩先后进行了高压水射流切割与全尺寸滚刀破岩试验。试验包括滚刀沿双水刀切缝间、单水刀切缝上、三水刀切缝间、单水刀切缝一侧4种布局,同时也进行了无水射流切缝辅助的滚刀破岩以作对比。试验过程中采集了破岩滚刀力,收集了破岩产生的渣片并进行筛分。最后根据试验现象分析了不同布局下的裂纹扩展形态。结果表明:水刀滚刀切割轨迹重叠有助于滚刀贯入,滚刀力降低并促进侧向裂纹向斜上方自由面扩展,但产生的岩片尺寸有限;滚刀沿三水刀切缝的中间切缝破岩时,刃底一侧的侧向裂纹扩展可能受到抑制;滚刀沿两水刀切缝之间破岩性能最优,刃底两侧的侧向裂纹均能朝水刀切缝底部扩展并贯通以形成大岩片,且切缝深度越深滚刀破岩效率越高,但增幅逐渐变小。试验成果可为滚刀-高压水射流联合破岩TBM刀盘设计及破岩性能估计提供参考。 展开更多
关键词 隧道工程 硬岩隧道掘进机 室内破岩试验 高压水射流辅助破岩 滚刀破岩性能 滚刀水刀布局
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基于强化学习的智能车辆路径跟踪变参数MPC多目标控制 被引量：8
13
作者 汪洪波 王春阳 +1 位作者 赵林峰 胡延平 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期157-169,共13页
为了解决智能车辆在工况变化时跟踪精度下降和稳定性变差的问题,提出基于强化学习的变参数模型预测控制(MPC)算法多目标控制策略,实现智能车辆路径跟踪控制系统的参数自适应整定。基于车辆动力学模型设计其线性时变MPC控制器,获得最优... 为了解决智能车辆在工况变化时跟踪精度下降和稳定性变差的问题,提出基于强化学习的变参数模型预测控制(MPC)算法多目标控制策略,实现智能车辆路径跟踪控制系统的参数自适应整定。基于车辆动力学模型设计其线性时变MPC控制器,获得最优前轮转向角和附加横摆力矩。基于Actor-Critic强化学习架构,设计进行控制参数整定的深度确定性策略梯度(DDPG)智能体和双延迟深度确定性策略梯度(TD3)智能体,构造以跟踪精度和稳定性为目标的收益函数,并搭建对接工况和变曲率工况2种典型仿真场景进行算法性能验证,当车辆处于对接工况时,根据路面附着系数的变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵;当车辆处于变曲率工况下时,针对道路曲率变化及时调整控制器的预测时域和权重矩阵。通过MATLAB/SimuLink、CarSim和Python联合仿真分析,将强化学习方法参数整定MPC与固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC进行对比,结果表明:强化学习方法更能够在保证车辆安全性的前提下,尽可能提高智能车辆在不同路面条件下的路径跟踪精度。在对接工况下,强化学习方法参数整定MPC相较于固定参数MPC和模糊控制方法参数整定MPC,横向偏差平均值分别减少了99.8%和97.6%,前轮转角变化率平均值分别减小了99.7%和77.0%;变曲率工况下,横向偏差平均值分别减少了79.6%和90.8%,前轮转角变化率平均值分别减小了40.6%和2.6%。说明所提出的基于强化学习的智能车辆径跟踪变参数MPC多目标控制能够解决变工况下的路径跟踪的稳定性和跟踪精度控制问题,为复杂场景下的路径跟踪控制提供了一种思路。 展开更多
关键词 汽车工程 路径跟踪 模型预测控制 强化学习 控制参数整定 附加横摆力矩控制
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随机行程时间的电动公交调度模型 被引量：8
14
作者 巫威眺 林越 +2 位作者 李余 靳文舟 李成 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期235-253,共19页
在低碳发展政策指引下,全国各地已开始普及电动公交。然而,由于电动公交车技术性能和运营环境的特点,如续驶里程、充电时长约束、随机路网环境等,为电动公交车辆和充电调度带来新的挑战。随机行程时间导致车次衔接中存在延误,由于连续... 在低碳发展政策指引下,全国各地已开始普及电动公交。然而,由于电动公交车技术性能和运营环境的特点,如续驶里程、充电时长约束、随机路网环境等,为电动公交车辆和充电调度带来新的挑战。随机行程时间导致车次衔接中存在延误,由于连续车次任务的相依性,上游车次延误可能造成下游车次晚点,引发车次延误传播的“连锁反应”,致使车次和充电计划的风险承受能力变得非常脆弱,电动公交调度的效能无法得到充分释放。考虑电动公交调度问题中的车次延误传播效应,在分析随机行程时间对电动公交车次与充电计划影响的基础上,从单线调度到区域调度模式建立优化模型获得经济可靠的公交调度方案。首先,运用网络流模型描述电动公交调度过程,并引入马尔科夫过程刻画延误传播效应。在此基础上,计算期望等待时间、期望延误时间等服务质量指标并纳入到目标函数,建立混合整数线性规划模型。然后,运用多商品流模型,将单线调度模型拓展为通用的区域调度模型,设计“延误状态层”用以计算延误时间分布并提高计算效率。最后,以广州市的2条电动公交线路实际数据进行案例分析,调用商业求解器Gurobi获得精确解。结果表明:充电计划的最优时间窗间隔为40 min;在最优调度方案下,车辆能充分利用日间运营的闲暇时段进行充电,且这一特性不受时间窗间隔大小的影响;随着延误惩罚系数的增加,期望延误时间均值先减少后保持波动,当延误惩罚系数大于2元·min-2时,期望延误时间均值小于15 s,相较传统模型降低幅度超过50%,说明模型能有效降低行程延误;随着延误惩罚系数的增加,期望等待时间均值先增加后保持波动,说明模型可以智能调整车次之间的衔接顺序,增加等待时间作为缓冲时间,从而减少延误的发生。 展开更多
关键词 交通工程 公共交通 混合整数规划 车辆调度问题 随机行程时间 延误传播
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盾构隧道结构韧性设计方法研究 被引量：14
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作者 肖明清 封坤 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第8期204-213,共10页
盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌,在面临灾害作用时其力学行为复杂,易受灾害影响且修复困难,亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此,针对盾构隧道结构特征和灾害特点,提出了盾构隧道结构韧性设计的理念,综合考虑盾构隧道结... 盾构隧道主体结构通常采用装配式管片衬砌,在面临灾害作用时其力学行为复杂,易受灾害影响且修复困难,亟需进行韧性设计以提升其应灾能力。鉴于此,针对盾构隧道结构特征和灾害特点,提出了盾构隧道结构韧性设计的理念,综合考虑盾构隧道结构韧性设防类别、工作状态、灾害损失、经济损失和修复难易程度等因素,提出了盾构隧道结构韧性设计的设防目标,明确了其韧性极限状态;在此基础上,从结构冗余性、鲁棒性、可恢复性、经济性4个方面建立了盾构隧道结构韧性设计指标体系,并考虑承载能力和正常使用极限状态,从“强度”、“变形”和“裂缝控制”3个角度细化了盾构隧道结构的冗余性、鲁棒性指标,提出了相应的控制方程,构建了韧性设计功能函数和基于可靠性的分项系数校准流程,建立了“设计+评价”的盾构隧道结构韧性设计方法,可为隧道结构韧性设计与相关研究提供重要参考。 展开更多
关键词 隧道工程 韧性设计 设计理念 设防目标 设计指标体系
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道路交通安全分析与评价方法综述 被引量：44
16
作者 吕能超 王玉刚 +1 位作者 周颖 吴超仲 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期183-201,共19页
道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程,不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同,因此,需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点... 道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程,不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同,因此,需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点和适用情形,调研交通事故统计分析、运行速度分析、交通冲突分析以及驾驶行为分析4种典型道路交通安全评价方法,从数据采集、特征指标、方法建模及实践应用等方面综述不同评价方法的特点和适用情形,并总结不同方法的发展趋势。文献分析表明:基于交通事故统计和运行速度分析的道路交通安全分析与评价方法已形成较为成熟的理论模型,并应用于道路交通安全评价;然而,基于交通冲突和驾驶行为的安全评价方法仍存在数据来源和指标一致性等问题。道路交通事故评价方法在数据共享平台建设、数据完整性、数据时空相关性和数据潜在特征分析等方面还存在诸多有待深入研究的问题;运行速度分析方法在精细数据获取、模型开发与标定和零碰撞路段可靠性阈值筛选等方面尚需要持续深入研究;交通冲突分析方法在冲突样本量估计、动态交通冲突估计模型构建、交通冲突判别指标筛选以及驾驶人因对交通冲突建模影响方面也存在尚未解决的问题;驾驶行为分析方法需要在数据采集一致性、采集时长和评价指标一致性等方面达成共识。同时,随着智能网联技术的快速发展,未来会出现更多与道路交通安全运行有关的数据,这可能会改变人们对道路交通安全分析与评价方法的既有共识,也对开发新的道路交通安全分析与评价方法带来机遇和挑战。研究结果有助于全面掌握道路交通安全分析与评价方法理论体系、实现道路交通安全问题的准确评价。 展开更多
关键词 交通工程 交通安全 综述 分析评价 事故统计 运行速度 交通冲突 驾驶行为
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高速路网不停车收费车道优化布设方法 被引量：13
17
作者 刘成龙 陶莎 +2 位作者 赵聪 暨育雄 杜豫川 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期179-188,共10页
合理设置高速公路收费站ETC(Electronic Toll Collection)车道数量,对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC(Manual Toll Collection)车辆混行的情况,考虑ETC的普及率,结合多用户路网均衡模型和排队论方法,建立基于双层规... 合理设置高速公路收费站ETC(Electronic Toll Collection)车道数量,对高速公路通行效率至关重要。针对目前路网中ETC与MTC(Manual Toll Collection)车辆混行的情况,考虑ETC的普及率,结合多用户路网均衡模型和排队论方法,建立基于双层规划模型的高速路网ETC车道优化布设方法。上层模型以车辆总通行时间最小为目标,优化设置进出收费站的ETC车道数量;下层模型为多用户路网均衡模型,反映ETC和MTC车辆的路径和收费车道选择行为。下层模型通过设计收费站的等价拓扑结构,表征收费站的车道使用规则及车辆的收费车道选择行为,并采用排队论方法估计ETC和MTC车道的收费排队时间。根据模型的特点设计了基于主动集的启发式算法,利用参数二进制与拉格朗日函数法确定迭代下降方向,解决了下降方向与步长难以计算的问题;通过内嵌优化函数的方式,保证在主动集转化过程中上层约束均不会失效,且避免了迭代过程中的模型解退化问题。基于上海市绕城高速进行实证分析,结果表明:随着ETC普及率的提升,收费排队时长按照负指数趋势下降;与按比例布设ETC车道的方法相比,所提方法最高可降低57.4%的收费排队时间,且该方法可以避免ETC车道布设过多对于MTC车道通行能力挤压造成的负面效果。研究成果可以有效指导高速路网ETC车道的布设,提高路网通行效率。 展开更多
关键词 交通工程 车道布设 双层规划 不停车收费 排队论 用户均衡
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基于状态空间采样的高速公路智能网联车辆轨迹动态规划 被引量：7
18
作者 郭烈 王旭 +1 位作者 胥林立 秦增科 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期253-267,共15页
为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立... 为实现智能网联车辆在高速公路动态行车环境下的轨迹实时规划,提出一种基于状态空间采样的轨迹动态规划方法。首先,以安全性为原则选取主车当前行驶的理想车道。基于Frenet坐标与笛卡尔坐标的转换关系,建立车辆运动横、纵向解耦的独立积分系统。将高速公路常见的行驶状态分为车道保持与定速巡航、变道以及前车跟随3类,预测主车行驶车道并针对3类行驶状态分别设计轨迹终端的目标配置方法。然后,利用多项式函数生成连接初始配置和目标配置的多条待选轨迹。构建考虑轨迹偏离理想车道程度、始末速度变化、规划周期和轨迹舒适性的综合损失函数,结合速度、加速度、曲率检查来评价各条待选轨迹的成本并进行排序。最后,预测车辆的横、纵向运动轨迹并构建一种胶囊形的车辆虚拟安全边界,通过碰撞检测,确定主车的最优轨迹,设置动态规划触发条件及时更新最优轨迹并避免过度规划浪费资源。研究结果表明:提出的算法能满足高速公路场景的动态规划需求;通过对轨迹规划周期、虚拟安全边界、动态规划时间间隔等关键参数的分析与优化,主车的横摆角速度范围稳定在-0.1~0.15(°)·s^(-1),横向加速度范围稳定在-0.16~0.32 m·s^(-2),跟踪参考轨迹的最大误差不超过0.022 m,提出的算法能规划出具有高安全性、稳定性和舒适性的轨迹。 展开更多
关键词 汽车工程 轨迹动态规划 状态空间采样 智能网联车辆 损失函数 碰撞检测
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基于冲突极值模型的非常规信号交叉口安全评价 被引量：15
19
作者 郭延永 刘攀 +1 位作者 吴瑶 李清韵 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期85-92,共8页
为了评估非常规信号交叉口交通安全,提出了基于冲突极值模型的横断面分析方法。利用计算机视频技术提取了南京市3个信号交叉口(1个设施组和2个参照组)96 h的交通冲突数据和交通流数据,构建了包含数据层-处理层-先验层的3层贝叶斯超阈值... 为了评估非常规信号交叉口交通安全,提出了基于冲突极值模型的横断面分析方法。利用计算机视频技术提取了南京市3个信号交叉口(1个设施组和2个参照组)96 h的交通冲突数据和交通流数据,构建了包含数据层-处理层-先验层的3层贝叶斯超阈值冲突极值模型,利用马尔可夫链蒙特卡罗仿真方法对模型参数进行估计,采用预测交通事故和比值比计算了非常规信号交叉口安全改善效用。研究结果表明:外置左转车道非常规信号交叉口比常规信号交叉口的交通安全性高21.8%;平均左转弯半径、平均小时左转车流量和左转大车比对交通事故风险有显著影响;平均左转弯半径越大,交通事故风险越小;小时平均左转车流量越大,左转大车比越大,交通事故风险越大。研究结论显示层级贝叶斯超阈值冲突极值模型对交通冲突的数据利用率高,并且可以刻画冲突极值的非稳态性和异质性,应用前景广阔。 展开更多
关键词 交通工程 非常规信号交叉口 极值统计 交通冲突 安全评价
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循环荷载下水泥土桩复合单元体变形特性及其地基长期沉降计算方法 被引量：6
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作者 张振 郑文强 +1 位作者 叶观宝 陈勇 《中国公路学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期21-29,共9页
对于软土地区的路基工程,若路基处理不当,在长期交通荷载作用下,容易导致服役期路面开裂、不均匀沉降等问题。水泥土搅拌桩法是软土地区最常用的路基加固方法之一。研究循环荷载下水泥土桩复合地基的变形特性,对于指导交通荷载下软土地... 对于软土地区的路基工程,若路基处理不当,在长期交通荷载作用下,容易导致服役期路面开裂、不均匀沉降等问题。水泥土搅拌桩法是软土地区最常用的路基加固方法之一。研究循环荷载下水泥土桩复合地基的变形特性,对于指导交通荷载下软土地基长期沉降控制具有重要意义。然而,现有研究主要集中在软土和水泥土单一介质,对于水泥土桩复合体的研究较少。通过开展水泥土桩复合单元体大型动三轴试验,分析围压、静偏应力和置换率等因素对水泥土桩复合体累积塑性应变的影响。研究结果表明:循环荷载下水泥土桩复合体累积塑性显著小于软土,且应变随围压、动应力比及静偏应力的增大而增大,随置换率的增大而减小;静偏应力的增加会导致复合单元体临界动应力比的减小。基于试验结果,建立了水泥土桩复合体长期沉降计算方法。结合现代有轨电车算例,分析交通荷载作用下软土路基以及经水泥土桩法处理后的路基长期沉降结果。计算结果表明,采用水泥土桩法可有效减小软土路基长期沉降。 展开更多
关键词 道路工程 长期沉降 大型动三轴试验 水泥土桩复合体 计算方法 分级循环加载
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