2025年, 第42卷, 第11期　刊出日期：2025-11-05

  

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  考虑接续冲突的无信号交叉口行人过街安全性分析

  郑来, 温程, 梁心雨, 孟祥海

  2025, 42(11): 1-10. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.001

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  【目标】 为了量化分析无信号交叉口行人过街安全性,提出基于交通冲突技术并考虑行人一次过街过程连续性的接续冲突判别与分析方法。【方法】 以沈阳市一环形立交的6处无信号交叉路口约9 h的无人机航拍视频为基础,应用T-Analyst软件获取道路使用者运动轨迹及冲突指标,构建融合了后侵入时间、转向角速度变化率和加速度变化率的冲突严重程度综合评估指标,并以指标的85%分位值界定严重冲突。最后分别采用负二项分布模型和配对样本T检验方法分析接续冲突产生规律及接续冲突中2次冲突的严重程度差异。【结果】 6个调查地点共发生925组接续冲突,其中根据冲突严重程度综合评估指标判别的严重冲突423次,而后侵入时间、转向角速度变化率、加速度变化率3个单一指标判别的严重冲突依次为279,398,596次;接续冲突的产生与行人、机动车、非机动车交通量密切相关,且在行人流量＞10人/min,机动车、非机动车流量分别在6~9辆/min和10~16辆/min时,接续冲突数最多,当机动车流量继续增大时,因可接受间隙变小而导致接续冲突数降低;当行人过街遭遇接续冲突时,2次冲突的严重性差异主要取决于冲突对象类型(机动车或非机动车),并且与非机动车冲突的严重程度更高。此外,环形交叉口处合流区的行人过街风险显著高于分流区。【结论】 研究结果不仅丰富了交通冲突分析方法体系,也为行人过街交通安全改善提供了依据。
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  基于决策层级理论的行人过街行为建模与仿真

  闫伟曦, 陈鹏, 唐鹏, 刘霆威

  2025, 42(11): 11-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.002

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  【目标】 为精细化描述行人在信号控制路段人行横道处的过街行为,分析研究行人过街的行为机理,基于决策层级理论构建行人过街行为模型。【方法】 在战术层级上,考虑到行人的过街过程可划分为路侧至路中、路中至路侧两个阶段,基于二元Logistic回归模型对行人在路侧与在路中不同场景下的过街决策分别建模。在执行层级上,考虑传统社会力模型在模拟信号控制条件下行人过街运动的局限性,通过对不同信号阶段的期望速度差异化标定、引入对向避让力来改进社会力模型,进而构建行人过街微观运动模型。最后,利用AnyLogic仿真实现过街行为模型,结合实际观测数据,验证了所建模型的有效性。【结果】 路侧环境下和路中环境下行人过街决策的影响因素差别较小,但是行人在路侧至路中阶段所做决策考虑的因素要更加全面,还包括道路中央分隔形式和安全岛设置两个因素;行人性别、同向过街行人数量、车流量、车辆到达时间、过街距离、过街绿灯时长占比等因素对行人过街决策结果的影响较为显著;仿真得到的与实际调查的相应信号阶段行人过街的平均速度均服从同一分布。【结论】 基于决策层级理论构建的行人过街行为模型更为细致地反映行人过街时的决策行为,描述不同信号状态下行人期望速度的差异;相比传统模型,引入对向避让力能更真实地模拟行人过街过程中的微观运动行为。
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  融合时空与全局上下文信息的车辆重识别算法

  许明, 马力, 姜彦吉

  2025, 42(11): 21-28. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.003

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  【目标】 针对外观和颜色差异细微车辆之间难以区分的问题,提出了一种融合时空与全局上下文信息的车辆重识别算法,旨在提升智能交通场景中复杂条件下的检索与跟踪性能。【方法】 该方法首先利用SE-block和自注意力机制提取图像全局特征,突出重要信息并抑制冗余特征。随后通过动态多层感知器(DMLP)在高维空间中自适应地融合图像特征与时空信息,动态生成权重实现非线性映射,从而提升特征的区分性。训练过程中结合三元组损失与交叉熵损失优化模型参数,以同时保证类间分离性和类内紧凑性。【结果】 在公开数据集VeRi-776上的评估表明,该模型取得了81.9%的平均精度均值和96.5%的Rank-1准确率,较当前最优算法分别提升2.4%和0.9%。消融试验进一步验证了SE-block和DMLP在全局上下文建模与时空特征融合中的关键作用,证明其在对外观高度相似的车辆进行区分时具有显著优势。【结论】 提出的算法通过融合时空与全局上下文信息能够有效增强车辆重识别的判别能力,为智能交通系统中跨摄像头目标检索和跟踪提供了可靠的技术支持,并为后续在更大规模和更复杂场景下的扩展应用奠定了基础。
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  基于断面数据和DFT-KNN-LSTM组合模型的短时交通流预测

  刘芳亮, 宋国华, 吴亦政

  2025, 42(11): 29-37. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.004

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  【目标】 为合理处理、利用交通流数据,充分挖掘数据中的周期规律,准确进行短时交通流预测,考虑交通流时间特性及非线性、非平稳特征,解决传统模型在数据量大、交通场景复杂情况下预测精度不足的问题。【方法】 提出DFT-KNN-LSTM组合模型:采用离散傅里叶变换(DFT)分解交通流数据为趋势项与残差项,通过能量阈值去除残差干扰,挖掘周期规律,提高数据质量。基于欧氏距离的K近邻(KNN)算法从大量交通流数据中筛选与目标天数相似度最高的K天数据(K=9时最优),以实现交通流数据的合理利用。将筛选数据作为训练集、目标数据作为测试集输入长短时记忆网络(LSTM)进行短时交通流预测,输出结果以MAE,MSE,RMSE为评价指标。以北京市东城区某街道采集的交通流数据为例,对该组合模型预测性能进行分析,并与多种模型预测效果进行对比。【结果】 该模型MSE为40.91(改善3.24%~19.05%),RMSE为6.40(改善1.54%~9.98%),MAE为4.77(改善3.05%~8.97%),精度显著优于SVR,LSTM,KNN-LSTM等单一与传统组合模型。【结论】 该组合模型能够通过DFT预处理交通流数据以充分挖掘数据的周期规律,采用KNN筛选并保留相似度高的有效数据,结合LSTM处理复杂时间序列的优势,可有效提升短时交通流预测精度,适用于复杂交通场景。
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  基于ETC门架系统的高速公路短时交通流预测模型

  郭凤斌, 潘崇柯, 张思楠, 张可可, 郭庆锋

  2025, 42(11): 38-46. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.005

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  【目标】 为实现更加准确的高速公路短时交通流预测,提出一种基于ETC门架系统多模态数据的XGBoost-MSTAN交通流预测模型。【方法】 首先,融合ETC系统中的图像、文本等多模态数据,在数据预处理的基础上,建立多模态交通数据集。其次,构建XGBoost模型进行初步短时流量预测,快速捕获数据中的非线性关系,生成初步预测结果。最后,利用MSTAN网络对XGBoost预测的残差进行建模,并结合Attention机制提取复杂的时空特征,进一步修正初步预测的误差,从而优化高速公路短时交通流的预测精度。【结果】 XGBoost-MSTAN模型在不同预测时间和交通流条件下均表现出较高的准确性和稳定性。在未来5 min短时预测中效果最佳,交通流准确率超过90%,整体平均速度误差低于2.9 km/h。随着预测时间的延长,模型准确率逐渐下降,但整体误差仍控制在合理范围内。在未来120 min的预测中,车流量准确率仍超过80%,整体平均速度误差小于5.1 km/h。【结论】 使用ETC门架系统多模态数据构建的XGBoost-MSTAN交通流预测模型,具有良好的预测性能和较强的泛化能力,可为高速公路交通管理部门制订科学合理的主动交通管理与控制政策提供参考。
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  微观角度下的多功能改性沥青抗水温耦合特性

  李秀君, 马怀彧, 赵麟昊, 拾方治

  2025, 42(11): 47-53. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.006

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  【目标】 针对基质沥青抗水温耦合作用不足的问题,使用70^#基质沥青添加多功能改性剂制备改性沥青,以满足沥青混合料的路用性能和抗水温耦合特性要求。【方法】 通过沥青四组分分析结合原子力显微镜扫描试验和分子动力学模拟,深入研究添加多功能改性剂前后,沥青化学组成对其微观形貌和物理力学性能的影响。再结合微观相变化对沥青力学性能的影响,得出多功能改性剂改性机理与抗水温耦合作用机理。【结果】 饱和分、芳香分类轻质组分含量会影响光滑结构分布,具有极性的沥青质、胶质类重组分与蜂状结构存在关联性;添加多功能改性剂可以氧化轻质组分、补充极性大分子并构建三维网状结构,使粗糙度、模量和黏附力分别增大17.68,1.29,3.0倍,并降低体系势能43.8%;多功能改性剂中存在的氮、氧等元素会氧化饱和分和芳香分,形成大量极性较强的沥青质保护层,遏制水分子在改性沥青中扩散,同时强化了对轻质组分的吸附,有效约束分子热运动,保证了沥青物理力学性能的稳定。因此改性沥青的模量和黏附力变化幅度较小,分别提升5.89%和5.0%,其体系能量变化幅度为8.04%。【结论】 掺加的多功能改性剂可以改善沥青微观性能,显著提高多功能改性沥青路用性能和抗水温耦合特性。
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  沥青混合料回收料精细分离工艺效果评价

  王鹏, 王杰, 徐剑, 常嵘, 曾蔚

  2025, 42(11): 54-62. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.007

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  【目标】 为了控制沥青混合料回收料(RAP)的变异性,提高RAP可掺加比例和再生沥青混合料质量,采用精细分离工艺处理RAP。【方法】 研究选取经过不同精细分离频率参数处理的RAP,分析RAP矿料级配、沥青含量、沥青性能、集料性能的变化规律及变异性,并采用级配变异性控制方法和沥青含量变异性控制方法计算RAP最大掺加比例。【结果】 未精细分离RAP矿料级配和沥青含量变异性较大,精细分离工艺显著降低RAP矿料级配及沥青含量变异性;4.75 mm以上RAP假颗粒含量随着精细分离频率增加而降低,相比于未精细分离RAP,50 Hz精细分离频率参数下,9.5~19 mm和4.75~9.5 mm两种精细分离RAP假颗粒含量分别降低了75.6%和64.3%;精细分离RAP沥青含量随着频率增加而逐渐降低,9.5~19 mm和4.75~9.5 mm两种精细分离RAP沥青含量分别仅为1.2%和1.34%;通过级配和沥青含量变异性控制方法计算RAP最大掺加比例,未精细分离的9.5~19mm RAP最大掺加比例分别为0.33和0.29,精细分离的9.5~19 mm RAP最大掺加比例分别为1.60和1.94,两种方法计算结果显示精细分离工艺可提高大于4.75 mm RAP最大掺加比例。【结论】 精细分离工艺有利于提升RAP质量,提高RAP掺加比例,保证再生沥青混合料质量,为RAP潜在价值充分利用及更好发挥RAP再生利用环保效益和经济效益提供技术基础。
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  道路工程

  基于自注意力机制的夜间机场道面开裂损伤图像增强模型

  曾啸寒, 彭珂, 张俊

  2025, 42(11): 63-70. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.008

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  【目标】 针对夜间机场道面开裂损伤图像存在的亮度低、开裂细节特征不明显等问题,提出一种基于自注意力机制的特征融合图像生成模型SAFF-CycleGAN,旨在实现夜间低照度道面图像的有效增强,为后续检测任务提供高质量的图像基础。【方法】 在CycleGAN网络基础上,将自注意力机制与生成器和判别器相结合。生成器中的自注意力模块与残差网络协同工作,强化裂缝特征的提取能力;判别器中引入自注意力机制,提升对图像全局结构的判别性能。通过建立循环训练结构,使用循环一致性损失、对抗损失和自身损失共同优化模型参数,实现夜间道面图像向光照良好情况的特征保持式转换。【结果】 消融试验表明,自注意力机制的引入使模型在Inception Score,FID,R-precision这3项指标上相较于原始CycleGAN分别提升28.893%,15.823%,17.228%。增强图像与真实图像在这3项指标上的得分差异均在合理范围内;视觉评价也证实增强后的图像能有效保持开裂特征,避免色彩失真,具有更好的视觉效果。【结论】 SAFF-CycleGAN模型能够有效实现夜间低照度机场道面开裂损伤图像的增强,在保留损伤特征的同时显著改善图像质量,为夜间机场道面维护检测提供了可行的技术方案。
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  道路工程

  多年冻土区路桥过渡段桩基础水平冻胀特性室内试验研究

  郭春香, 卢高凯, 刘涛, 周亚龙, 晏昌

  2025, 42(11): 71-80. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.009

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  【目标】 明确多年冻土区路桥过渡段桩基础的水平冻胀特性,探究青藏铁路格拉段因斜坡地质与高含水率耦合引发的工程病害机理,为工程安全提供理论支撑。【方法】 自制冻土-斜坡桩室内模型试验系统,以该区域含细粒砂土为试验土样,设置15%,10%两种含水率工况,对路桥过渡段桩基础开展3个周期冻融循环试验,监测桩侧土体温度、桩顶位移及桩身内力变化并分析作用机理。【结果】 地基土融化状态下桩顶水平位移接近0,冻结时桩顶水平与竖向位移量级相当且均呈正弦变化(与环境温度同频),15%含水率土体桩顶最大水平位移约为10%含水率的2.6倍;桩身弯矩随温度降低而增大,寒季(试验第15 d,对应实际工程1~3月)达峰值,15%含水率土体桩身最大弯矩22.75 kN·m,计算得最大正应力0.86 MPa,未超过C35混凝土抗拉强度标准值(2.2 MPa)。【结论】 地基土水平冻胀对多年冻土区路桥过渡段桩基础稳定性影响不可忽视,土体含水率是调控冻胀效应的关键因素,工程中需采用排水、换填等措施降低土体冻胀性,同时重点关注寒季桩身弯矩变化,以保障上部结构安全。
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  道路工程

  制备条件对低碳无机聚合物型固化土性能的影响

  刘蕾, 姚勇, 张玲玲, 梁添, 胡亚南

  2025, 42(11): 81-94. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.010

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  【目标】 以工业废渣制备低碳无机聚合物型固化剂,旨在解决传统土体固化用胶凝材料的高碳排放、高能耗问题;进而探究该固化剂用于土体固化时,制备方式和养护温度对固化土综合性能的影响程度,并揭示二者与固化土综合性能的关联机制。【方法】 通过抗压强度测试和水稳定性试验,结合XRD,SEM,FTIR,TG-DTG等微观表征手段,系统研究了4个养护温度梯度下和2种制备方式下固化土的宏观性能与微观结构特征。2种制备方式为:先干料拌和后加溶液混合湿拌(G1);先制备固化剂浆体再与土料拌和(G2)。【结果】 G1方式下固化土强度最高可达4.7 MPa,G2方式下则可达8.0 MPa。养护温度20~80 ℃范围内,G2方式下固化土的水稳定性劣于G1方式,强度损失值较G1方式提高了2.3 MPa,水稳系数降低了0.26。相关性分析表明,养护温度对固化土抗压强度和水稳定性均有显著影响,而制备方式仅对水稳定性有显著影响。固化土主要特征矿物相包括N—A—S—H凝胶、石英、沸石、铁云母及铝镁氢钙矾。G1方式下,固化土体系内生成的网状铝硅酸盐产物可有效填充土颗粒间孔隙并连接片层状土颗粒。【结论】 G1方式可显著提升固化土整体性,使其综合性能更优;养护温度对固化土强度提升效果显著,但会对其水稳定性产生不同程度的削弱作用。
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  道路工程

  不同频率车辆动载下黄土路基及浅埋管廊的动力响应特征

  段旭, 刘武超, 肖迪, 邹愈, 叶万军, 王玢佳

  2025, 42(11): 95-103. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.011

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  【目标】 综合管廊通常埋深较浅且易受上部车辆动荷载的影响,而车辆动荷载的频率作为影响其传播特征的重要因素在以往的研究中较少体现,因此需探究不同频率车辆动荷载作用下黄土路基及浅埋综合管廊的动力响应规律。【方法】 设计制作了车辆-黄土路基-综合管廊物理模型体系,通过调整激振器偏心距的方法模拟强度相近而频率由13.5递增至20.0 Hz的车辆动荷载,揭示不同频率车辆动荷载在黄土路基中垂直向传播规律及浅埋综合管廊的动力响应特征。【结果】 车辆动荷载强度不变的条件下,黄土路基对低频振动的加速度响应程度更高。车辆荷载的动力影响主要范围在地表至地下60 cm。埋深2 m的浅埋管廊在车辆动荷载的影响范围内,同时管廊周围土体尤其上部土体的加速度响应程度明显高于纯黄土断面。管廊顶板与上部土体的相互作用较为显著,侧壁与土体间的动态接触压力约为顶板部位的63%。【结论】 低频车辆动荷载作用下,管廊与土体接触压力的动态响应峰值明显大于高频车辆振动工况,管廊结构的加速度、应变动态响应幅度同样更为显著。
桥梁工程
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  桥梁工程

  低碳耐久型聚氨酯混合料在钢桥面快速修复中的应用

  韩秉烨, 张双焱, 李聪睿, 代雷, 张恒基, 余章亮, 徐世法

  2025, 42(11): 104-114. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.012

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  【目标】 针对传统钢桥面铺装材料使用寿命短、施工工艺复杂、交通封闭时间长等难题,开发一种新型铺装材料及其配套施工工艺,以实现钢桥面的快速与高性能铺装。【方法】 采用自主研发的单组分聚醚型聚氨酯替代沥青作为胶结料,开发出可以冷拌冷铺的密级配聚氨酯混合料(PC-13),并建立了一套完整的施工工艺体系,涵盖厂拌生产、施工准备、摊铺碾压、过渡养生等关键工序。依托北京昌平西关环岛实体工程,在低温环境下实现了该混合料在钢桥面上的快速铺装。【结果】 从厂拌生产结果来看,取样成型的PC-13在关键性能指标上显著优于传统热拌沥青混合料(AC-13):高温动稳定度、低温弯曲破坏应变、四点弯曲疲劳寿命分别约为AC-13的11.5,10,65倍。水稳定性方面,PC-13的剩余冻融劈裂强度在多次冻融循环后趋于稳定,且始终高于持续衰减的AC-13。从桥面施工现场结果来看,聚氨酯混合料的冷拌冷铺特性使其在低温环境下仍能高效施工,交通封闭时间缩短至6 h。铺筑完成一年后的跟踪评估结果显示,钢桥面铺装层整体状态良好。【结论】 本成果不仅验证了聚氨酯混合料在钢桥面铺装中的技术可行性和性能优势,还为钢桥面的低温快速修复提供了创新解决方案,具有显著的经济效益和推广价值。
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  桥梁工程

  基于精细化数值模拟的连续刚构桥温度效应

  宋仁兴, 潘敦金

  2025, 42(11): 115-126. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.013

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  【目标】 基于桥址区域环境参数,分析环境参数对连续刚构桥温度效应的影响,以确定引起其混凝土箱梁开裂的最不利因素。【方法】 以四川省犍为县岷江二桥为工程背景,根据热力学以及传热学的基本理论,通过有限元软件,建立了综合考虑环境参数和遮挡效应的三维精细化有限元模型。在此基础上,采用桥址区域2011年至2023年的日最高温和日最低温,确定了极端升降温的温差值,分析了极端升降温对桥梁温度效应的影响;随后,采用2023年7月5日一天的环境参数,分析了环境因素对连续刚构桥温度效应的影响。最后,建立了连续刚构桥最不利温度效应与环境温度之间的相关关系。【结果】 梁和桥墩的位移均与整体温差呈正相关。在整体温差达到±25 ℃时,墩顶的温度应力最大达到4.13 MPa;桥面板、墩底的温度应力与整体温差呈负相关,桥底板、墩顶温度应力与整体温差呈正相关;箱梁左侧腹板外表面的温度和温度应力变化均较右侧大。【结论】 桥梁的最不利温度效应与环境温度呈较强相关性,而与环境风速无相关性。研究提出的分析方法可以为同类型连续刚构桥的设计和施工提供参考。
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  桥梁工程

  基于平衡迁移法的构件瞬时失效下结构动力响应分析

  孙建鹏, 安烁宇, 刘银涛, 张立

  2025, 42(11): 127-134. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.014

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  【目标】 简化桥梁结构中关键构件瞬时失效后的动力响应分析过程,快速获取构件瞬时失效后结构的动力响应,实现动力效应的等效静力化。【方法】 基于结构在构件瞬时失效前后静力平衡状态的迁移过程,提出以前后2个静力平衡状态应力来计算结构最大动应力的平衡迁移法,并建立平衡迁移法计算公式。以广州市明珠湾大桥的一段简支体系引桥及一座钢管混凝土系杆拱桥为例进行算例有效性验证,并进一步分析了阻尼比及构件失效时间对平衡迁移法计算精度的影响。【结果】 平衡迁移法计算结果与动力时程分析结果误差较小,验证了该方法的准确性和适用性。阻尼比仅影响节点最大动位移的值及振动衰减的速率,对平衡迁移法的计算精度影响较小;构件失效时间越短,平衡迁移法计算结果越接近真实响应,精度越高。【结论】 相较于传统的动力学分析方法,平衡迁移法大幅提升了计算效率,特别是在结构复杂、动力响应计算量大的情况下,优势更为明显。平衡迁移法为桥梁结构关键构件失效情境下的快速评估提供了有效工具。
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  桥梁工程

  横向系梁对大跨度连续刚构桥超高空心墩稳定性的影响

  朱仁禹, 李睿, 杨文富, 邓成鑫, 付发亮, 李金成

  2025, 42(11): 135-146. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.015

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  【目标】 为研究横桥向系梁对山区高速公路双幅共用桥墩的大跨度连续刚构桥超高空心墩稳定性的影响,以云南省境内某在建特大连续刚构桥为工程背景,模拟复杂工况下墩柱的受力,明晰系梁敏感性参数对墩柱稳定性的影响规律。【方法】 通过有限元仿真开展了施工阶段典型工况下横向系梁的设置位置、数量及刚度对超高空心墩的稳定性分析,并对最不利工况下的墩柱进行多尺度模型应力计算。【结果】 在0.45~0.75倍墩高间设置一道横向系时,墩柱的稳定性较未设系梁时提高2.1倍以上;在最大悬臂状态下,设置2道系梁时墩柱维持自身稳定的能力较一道系梁时强,且系梁腹板的最大主拉应力、主压应力分别降低37%和54.3%;但当系梁设置数量超过2道时,墩柱的稳定性并未显著提高。当考虑几何非线性时,最大悬臂状态下的稳定系数较线性状态时低,降幅达60%以上。【结论】 在确定超高空心墩间横向系梁相关设计参数时,仅考虑线性状态下的稳定性无法满足工程要求,还需考虑非线性问题和系梁内力分布情况。
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  桥梁工程

  聚丙烯纤维混凝土梁受弯剪抗裂试验研究

  姜炜, 石鑫, 何雄君, 王华逸

  2025, 42(11): 147-155. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.016

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  【目标】 探究聚丙烯纤维(PPF)掺量对钢筋混凝土梁在弯剪荷载作用下开裂性能的影响规律,为混凝土结构工程提供试验依据和技术参考。【方法】 本研究选取0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%共5种PPF体积掺量,共制作15根钢筋混凝土梁试件,系统分析不同纤维掺量对裂缝形态、混凝土应变及跨中位移等方面的影响。试验包括对梁试件施加弯剪荷载,观察并记录裂缝发展过程、应变响应及跨中挠度变化,重点比较不同PPF掺量下试件的开裂荷载、裂缝分布特征及延性表现。【结果】 研究结果显示,PPF的掺入显著改善了梁的开裂性能。与普通混凝土梁相比,PPF增强梁呈现出多裂缝开展模式,裂缝分布更为均匀。在体积掺量为0.3%时,裂缝数量较基准组增加了29.67%,表明纤维有效抑制了裂缝的集中发展。同时,该掺量下的开裂应变提高了112.14%,显著延缓了初裂缝的出现,并提高了梁的延性。此外,PPF掺量为0.3%的梁,其开裂荷载和开裂能分别提高了10.67%和21.92%,表明纤维增强了混凝土的抗裂能力与能量吸收性能。然而,PPF的加入也导致梁的整体刚度略有下降,引起更大的位移响应。【结论】 掺入适量PPF可显著提升钢筋混凝土梁在弯剪荷载下的抗裂性能与延性,其中体积掺量为0.3%时改善效果最为显著,能够有效限制裂缝发展并提高构件的开裂应变与能量耗散能力,适用于对裂缝控制要求较高的混凝土结构工程。
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  隧道工程

  考虑中间主应力的M-C强度准则经验模型与适用性

  张建俊, 冉佳莹, 姜英杰, 孙闯, 贾宝新, 尹奇亮, 王慧

  2025, 42(11): 156-166. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.017

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  【目标】 为了解决传统Mohr-Coulomb强度准则中忽视中间主应力产生的局限性,研究建立更贴合实际的Mohr-Coulomb强度准则经验模型,以提升其对岩石强度预测的准确性及工程适用性。【方法】 基于岩石破坏临界状态理论,采用函数拟合方法,通过对6种不同岩石分别展开传统三轴及真三轴试验,建立常规三轴与真三轴条件下第一主应力偏差随围压与中间主应力的变化规律函数,以对Mohr-Coulomb强度准则进行修正。【结果】 常规三轴条件下,第一主应力偏差与围压成幂函数关系,采用围压的 1.7 次方项修正后,模型对 6 种岩石 55 组三轴试验数据的拟合优度 R² 均大于 0.97,且仅通过低围压三轴试验即可准确预测高围压阶段的岩石强度;真三轴条件下,忽视中间主应力导致的第一主应力偏差与中间主应力成对数函数关系,引入对数修正项后,优化模型对128组真三轴试验数据的拟合优度达 0.951,其中对 Westerly 花岗岩的拟合效果尤为显著;结合月直山隧道水压致裂实测数据反算地应力,水平测孔、铅直测孔第一主应力计算误差均值分别为 4.34%和0.95%。【结论】 改进模型可精准预测岩石强度,解决传统准则缺陷,满足岩土工程稳定性分析需求,工程适用性良好。
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  隧道工程

  基于IGWO-KELM算法的基坑土层等效力学参数反演

  曹净, 马超, 唐斌懿

  2025, 42(11): 167-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.018

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  【目标】 在岩土工程设计中,由于代表性取样不足、试样尺寸效应及应力释放扰动等因素影响,室内试验获取的岩土参数常与现场土层实际参数存在差异。为提高施工过程中土层参数取值的准确性,提出一种基于改进灰狼算法(IGWO)与核极限学习机(KELM)的位移反分析方法,用于反演基坑土层等效力学参数。【方法】 首先,采用均匀试验设计构造学习样本,并利用IGWO算法优化KELM模型中的核参数与正则化系数,建立IGWO-KELM非线性回归模型。然后,以预测位移与实测位移的误差平方和作为目标函数,再次调用IGWO算法对目标函数进行迭代寻优,当目标函数达到最小值时,所对应的土层参数即为最优反演结果。【结果】 以昆明某深基坑工程监测位移为依据,对土层参数进行反演分析。结果表明:经IGWO优化后,KELM模型预测结果的平均百分比误差和均方根误差分别为6.58%和1.687 6,具有较高预测精度。利用反演所得参数进行正算,所得位移值与实际监测值吻合良好。【结论】 该方法能有效反演基坑土层等效力学参数,提高参数取值的可靠性,为基坑支护设计与施工安全提供参考。
汽车工程
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  汽车工程

  基于Transformer的激光点云与相机多模态融合三维目标检测算法

  孟佳颖, 彭涛, 陈强, 冯新昀, 李海涛

  2025, 42(11): 179-189. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.019

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  【目标】 针对自动驾驶系统三维目标检测精度不足的技术瓶颈,本研究提出一种融合激光雷达与相机多模态数据的基于Transformer的三维目标检测方法。【方法】 构建多模态变换卷积神经网络,引入体素自注意力机制、自适应关键点选择和多特征聚合策略,实现点云与图像的深度特征提取与融合。其中,体素自注意力机制增强空间特征表达,自适应关键点选择策略提高相似目标区分度,多特征聚合在颜色信息引导下提升检测鲁棒性。【结果】 在KITTI数据集上的试验表明,该方法在远距离和小目标检测方面仍具较高准确性。试验结果显示,在中等难度下,汽车、行人和骑行者的检测精度分别达到82.43%,58.53%和66.72%,对比PV-RCNN等主流方法均有显著提升。【结论】 体素自注意力机制提升了稀疏区域目标检测能力,自适应关键点选择降低了小目标误检率,多特征聚合策略增强了复杂场景下的识别性能。综上,该方法有效提升了三维目标检测的准确性与稳定性,为自动驾驶感知系统提供了高效可靠的检测方案。
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  汽车工程

  四轮毂电机驱动越野车原地转向控制研究

  付翔, 李富强, 万佳琦, 赵寨伟

  2025, 42(11): 190-203. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.020

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  【目标】 针对越野车转向机动性需求,开发了一种四轮毂电机独立驱动越野车原地转向控制策略。【方法】 首先搭建车辆动力学模型,依据车辆原地转向动力学特性确定原地转向时的车身稳定域,其次,提出车辆轴距-轮距比、路面附着、地形坡度等条件对原地转向机制的影响规律,明确原地转向控制策略的优化路径。依据轮胎附着极限条件和路面最大附着力决策出基于路面自适应的峰值横摆角加速度和期望横摆角速度,划分起动状态并决策出起动力矩。然后,利用模型预测控制算法跟踪期望横摆角速度,完成各轮转矩的初分配,且应用滑膜控制算法,开发基于滑转率控制的各轮转矩动态补偿策略及介入与退出机制以抑制滑转过度和转向中心偏移。最后考虑到车辆坡道运动时的轮荷转移现象,对各轮转矩进行动态矢量调节,实时优化各轮的附着利用率。【结果】 仿真测试与实车试验表明开发的原地转向控制策略在高附、低附、坡道路面均能稳定跟踪期望横摆角速度,跟随误差控制在7%以内,转向中心偏移量控制在470 mm以内。【结论】 综上,该控制策略可动态调整各轮转矩,从而跟随不同路面附着条件决策出的期望横摆角速度,有效抑制车轮过度滑转和转向中心偏移,实现原地转向功能的横摆运动响应性、稳定性及鲁棒性的多目标协调优化。
物流工程
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  物流工程

  长三角区域跨境寄递枢纽布局研究

  尹传忠, 杨丽萱, 张子昂

  2025, 42(11): 204-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.021

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  【目标】 提升区域跨境物流业务水平和可持续发展能力,发挥跨境寄递枢纽的功能辐射效应,为区域跨境寄递枢纽的科学规划与建设提供理论支撑与实践参考。【方法】 以长三角区域的18个城市作为研究对象,首先,构建由公路、铁路、水路、航空4种运输方式组成的复杂网络,采用基于模块度的两阶段迭代法对其进行社团划分;其次,结合社团划分结果,采用弗洛伊德算法计算各社团内部节点间的最短路径,以确定各社团中的备选枢纽城市;最后,针对备选枢纽城市,在考虑区域内跨境寄递业务运输距离、时效性、高产品附加值等特点的基础上,结合区位优势理论,从社会、经济、政府政策、交通、设施布局与自然条件等6个宏观指标切入,选取9个微观指标构建评价指标体系并收集整理相关数据,运用熵权TOPSIS法从备选枢纽城市中确定各社团的跨境寄递枢纽城市。【结果】 南京、上海、宁波是长三角区域各社团内部区位优势最显著的城市,可将其设置为长三角区域内各社团的跨境寄递枢纽城市,协同国家物流枢纽建设,布局规划跨境寄递物流枢纽。【结论】 研究对于提升区域内跨境寄递业务水平,促进我国跨境寄递业务的可持续发展具有重要的实际意义。
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  物流工程

  考虑路网阻抗与碳排放的冷藏集装箱多式联运路径优化

  齐琳, 马良, 张惠珍

  2025, 42(11): 214-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.11.022

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  【目标】 为研究冷藏集装箱多式联运路径优化问题,考虑不确定需求量和路网阻抗等影响因素,构建兼顾经济性与环境效益的智能决策模型。【方法】 首先,设计了多式联运配送车辆碳排放函数,构建了以运输成本和碳排放成本为优化目标的多式联运路径优化模型。然后,针对樽海鞘算法易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,将混沌映射与交叉算子引入樽海鞘算法,通过自适应动态种群分配结构实现了算法迭代过程中领导者与追随者数量结构的自适应调整。最后,利用改进的樽海鞘算法对模型进行仿真求解分析。【结果】 在需求波动处于合理范围内时,构建的鲁棒优化模型能够为客户提供满意的可行解,不同遗憾系数产生不同的鲁棒优化解,客户可以根据实际需求选择适合的方案,所构建的改进模型在服务准时性、鲁棒性方面均优于传统模型;改进后的樽海鞘算法成功地实现了全局搜索与局部搜索能力的平衡。【结论】 构建的模型及改进的算法不仅具有可行性和有效性,还可推广应用于危险品运输、应急物流等具有不确定特征的路径优化场景,能够为企业制订科学的冷藏集装箱多式联运路径决策提供有力的理论支持。