2025年, 第42卷, 第4期　刊出日期：2025-04-05

  

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  草原公路长时程驾驶条件下信息量对驾驶员脑电信号的影响

  戚春华, 苏杭, 李航天, 季天行

  2025, 42(4): 1-7,130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.001

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  【目标】为优化草原公路交通工程设施设置,规避长时间单调行车环境带来的行车风险,对不同信息量水平的交通标志在时间累积效应下对驾驶员脑电信号产生的影响规律进行探究。【方法】考虑到草原地区地貌、公路线形及路侧景观特殊,选取具有典型特征的草原公路路段进行150 min的实驾试验。通过连续采集驾驶过程中10名被试的脑电信号,并选取两个反应驾驶员精神状态和认知过程的敏感指标,对其进行整体趋势变化观察和前后两程组间不同信息量等级的差异分析,并结合时间、信息量进行双因素方差分析。【结果】交通标志信息量处于20~30 bits负荷水平时,驾驶员精神状态较好且对信息感知判断和决策能力受驾驶时间影响较小,为建议信息量等级,范围以外都会导致时间累积效应下疲劳累积加速;双因素方差分析中信息量变化对beta波作用主效应显著,时间累积效应在（alpha+theta）/beta指标上得以反映,而驾驶时间与信息负荷水平交互作用显著。【结论】信息量不足或过载在时间累积效应下负面影响严重威胁驾驶安全,故针对草原特殊长距离行车环境,交通工程设施设计信息量建议衡量设施设置位置不同及驾驶员行车时间的增长进行进一步细致优化。
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  基于向量机多分类模型的城市交通状态演化特性

  张开文, 冯阳, 王岚, 朱云波, 王龙健

  2025, 42(4): 8-16. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.002

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  【目标】为实时准确识别城市路网交通流状态,以期为缓解城市区域交通拥堵问题提供理论依据。【方法】采用支持向量机多分类算法（SVM）识别交通流状态,基于马尔可夫链构建交通流状态迁移概率模型,以西安市雁塔区的部分区域路网出租车GPS数据为基础,通过工作日和节假日对比分析,深入剖析交通流运行状态的定性定量特征及其时空变化规律。【结果】 标定后的主干路SVM模型识别精确度为96.875%,次干路SVM模型识别精确度为93.519%,满足识别精度要求。工作日雁塔区部分区域主干路和次干路的拥挤流状态均更易向外迁移,其内部迁移概率分别为51.19%和43.95%,小于其他交通流状态的内部迁移概率。而节假日主干路稳定流状态更易向外迁移,其内部迁移概率为50.87%,小于其他交通流状态的内部迁移概率。工作日主干路主要处于稳定流状态,占比30.89%,次干路主要处于畅通流状态,占比54.49%。节假日主干路和次干路主要处于畅通流状态,占比分别为30.43%和54.68%。【结论】 在没有外界干扰的前提下,研究区域的交通流状态较为稳定,呈现逐步迁移,较少发生跳跃迁移。当发生突发事件后研究区域的交通流状态发生明显的变化,会产生跳跃迁移。该研究可用于判别常发性和偶发性交通拥堵,为城市交通的控制、诱导、管理和决策提供有力支持。
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  通信延迟对车联网交通流演化的影响

  陈宇峰, 游康祥, 王琰, 向郑涛, 周旭

  2025, 42(4): 17-23. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.003

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  【目标】车联网是未来智能交通系统的核心组成部分,研究车联网环境下联网车辆渗透率和通信延迟对交通流稳定性及演化复杂性的影响具有重要意义。【方法】基于联网车辆和普通车辆对交通信息获取的差异性,区分联网车辆与普通车辆的期望间距规则和随机慢化规则,提出了考虑通信延迟影响的改进刹车灯元胞自动机模型,并通过数值模拟分析不同联网车辆渗透率和通信延迟下的交通流演化特性。【结果】数值模拟表明:（1）联网车辆渗透率的提高显著提升了道路通行能力,渗透率分别为0,0.5和1时,交通流量最大值可分别达到2.5,3.16和4.58;（2）通信延迟的增加导致道路最大交通流量下降,延迟为0.8 s时比0.1,0.3 s和0.5 s分别下降18.18%,13.76%和8.31%;（3）车联网通信延迟越大,交通流越不稳定,通信延迟分别为0.3,0.5 s和0.8 s时,流量样本开始出现波动的车流密度分别为0.22,0.21和0.19,说明随着通信延迟的增大,交通流将更早进入宽运动堵塞状态。【结论】联网车辆的普及有助于缓解交通拥堵,但通信延迟对交通流稳定性和演化复杂性有显著的负面影响,降低通信延迟是提升车联网交通流效率的关键。
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  基于HSV空间距离模型和超像素分割的公路护栏图像提取

  靳霄微, 高明星, 方淑艳, 范井丽

  2025, 42(4): 24-32. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.004

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  【目标】 针对复杂背景下公路波形护栏分割精度较低、背景噪声干扰较强的问题,提出一种结合HSV颜色空间和超像素分割的公路护栏分割算法,以提高护栏分割的准确性和鲁棒性。【方法】首先,基于改进的HSV颜色空间距离模型自适应提取目标区域的HSV分量,生成ROI区域的二值图像, 初步定位护栏的位置;其次,通过形态学重建和连通域分割去除背景中小面积强干扰噪声, 使护栏轮廓更加清晰;最后,融合Gabor滤波器和超像素分割技术,结合纹理特征解决相似语义的干扰问题,Gabor滤波器提取图像的纹理特征,超像素分割则将图像划分为具有相似特征的区域,得到ROI区域的二值化图像。【结果】 与传统的大津法和Sobel算法相比,该算法在复杂背景下的公路波形护栏分割中表现优异,能够清晰地提取护栏的结构和轮廓,分割准确率达到90%以上,同时,在面对复杂背景和噪声干扰时,准确率和鲁棒性上均得到显著提升。【结论】 基于HSV颜色空间和超像素分割的公路护栏分割算法,能够有效展现护栏的结构特征和形状特征,为后续的护栏缺陷检测奠定坚实的基础,具有较高的应用价值和广阔的应用前景。
道路工程
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  氧化石墨烯改性防腐涂层的制备与性能

  薛兆锋, 朱春雨, 盛燕萍, 陈华鑫, 李凌云

  2025, 42(4): 33-40. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.005

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  【目标】探究氧化石墨烯对水性环氧树脂涂层防腐性能的影响。【方法】在水性环氧树脂涂层中分别加入0%,0.1%,0.3%,0.5%,0.7%,0.9%掺量的氧化石墨烯,通过扫描电镜、傅里叶红外光谱仪对氧化石墨烯水性环氧树脂涂层的微观性能进行了表征,同时对涂层改性前后的耐腐蚀性能、黏结性能和吸水率进行了测试。【结果】氧化石墨烯的加入有效填补了涂料的孔隙缺陷,但随着氧化石墨烯含量的增加,涂层微观形貌呈现出疏松—致密—疏松的趋势,0.3 % 氧化石墨烯含量的涂层结构最致密;加入氧化石墨烯后羰基、羟基和羧基减少,环氧基增加,这表明氧化石墨烯与水性环氧树脂之间存在化学键合,使二者之间的结合更加牢固;0.3 %氧化石墨烯含量的改性涂层经过酸碱盐溶液腐蚀后,表面的孔隙和裂纹最少,腐蚀程度最低,显著提高了涂层的防腐性能;0.3 %氧化石墨烯含量的涂层的附着力及经过酸碱盐溶液腐蚀后的附着力均显著高于其他氧化石墨烯含量的涂层,且吸水率为最低。【结论】氧化石墨烯的掺入显著改善了水性环氧树脂涂层的防腐性能,且当氧化石墨烯掺量为0.3%时,涂层综合性能最优。
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  云南SRX柔性基层沥青路面典型结构研究

  朱洪洲, 代思, 杨孝思, 陈瑞璞, 朱真景

  2025, 42(4): 41-47. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.006

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  【目标】为推进SRX聚合物材料在道路工程中的应用,结合云南省的交通条件与气候特点,提出SRX聚合物稳定级配碎石基层沥青路面的典型结构。【方法】通过数值模拟计算,分析SRX柔性基层沥青路面结构的力学响应规律,运用BISAR3.0软件计算分析SRX聚合物稳定碎石柔性基层沥青路面结构在车辆荷载下的力学响应规律。结合云南气候特点,划分云南省的气候区域图,通过结构设计计算,由不同路面结构参数产生的力学效应大致相同;划分土基强度等级、交通等级和SRX聚合物基层模量等级,在此基础上设计并推荐了适用于不同公路等级、交通等级、土基等级与不同气候下的SRX聚合物稳定级配碎石基层沥青路面典型结构。【结果】沥青混合料层层底拉应变随着面层和底基层厚度的增加而减小,随着基层厚度的增加而增大;而当水泥稳定碎石底基层厚度达到25 cm后,对沥青混合料层层底拉应变的影响甚微。无机结合料稳定层层底拉应力随着面层、基层、底基层的厚度的增加而减小,且SRX聚合物稳定级配碎石基层厚度达到30 cm后层底拉应力迅速降低。【结论】考虑工程经济性确定水泥稳定碎石底基层最佳厚度为25 cm。研究结果为SRX柔性基层沥青路面工程提供了参考。
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  道路工程

  沥青路面智能压实监测及质量评价方法

  许家璐, 薛斌, 阙云, 牟宏霖

  2025, 42(4): 48-56. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.007

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  【目标】完善现有沥青路面智能压实质量评价方法和指标。【方法】采用加速度传感和定位系统构建沥青路面智能压实系统,提出适用于沥青路面的纵向分区碾压方案。在分析计算加速度信号得到振动,压实值的基础上,建立振动压实值与沥青路面压实度的关系模型,并提出标准偏移率、最近邻点指数及变异系数指标,对沥青路面压实质量进行全面评价。【结果】随着压实次数的增多,振动压实值的均值变化幅度逐渐减小,沥青路面最大压实次数可参考振动压实值的变化。振动压实值与沥青路面压实度之间具有较好相关性,相关系数为0.72。【结论】标准偏移率考虑不合格区域的振动压实值与目标值的差值大小,最近邻点指数考虑不合格区域的分散程度,变异系数考虑不合格区域的变化幅度,三者分别适用于评价沥青路面压实程度、均匀程度及稳定程度的压实质量,优化了现有的沥青路面智能压实质量评价方法。
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  道路工程

  V形沟谷路堤空间效应与安全系数计算方法

  阙云, 张吉松, 朱啸辉, 王之航

  2025, 42(4): 57-68. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.008

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  【目标】针对V形沟谷地形对路堤稳定性的影响机制展开系统分析。【方法】以侧岸角度、沟底宽度、路堤填高、后缘坡度及前缘边坡系数为关键控制参数,采用强度折减理论与灰色关联分析法,从空间效应产生机理、影响因素敏感性、三维安全系数计算及空间效应产生条件4个维度构建研究体系。【结果】由于沟谷侧岸对路堤变形的约束,会产生不均匀位移,导致路堤内部的应力传递发生偏转,将部分土压力传递给侧岸,路堤内部会出现土拱现象,进而引发空间效应的产生;基于灰色关联度分析,揭示各因素的综合关联度由大到小排序为侧岸角度（0.936）,沟底宽度（0.782）,路堤填高（0.741）,前缘边坡系数（0.661）,而填土材料参数及本构模型对空间效应无显著影响。【结论】通过建立考虑真实地形特征的数值模型验证,本研究所提出的三维稳定系数计算方法相对误差小于5%,并可以大幅减少三维安全系数求解的工作量,可为复杂地形条件下路堤稳定性评估提供一定的理论依据。
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  道路工程

  钢渣-水泥改良红层填料无侧限抗压强度试验研究

  余云燕, 王堃, 张杨, 包得祥, 杜乾中, 朱明哲, 黄志勤

  2025, 42(4): 69-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.009

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  【目标】针对红层泥岩填料遇水软化的特性,以兰州地区红层泥岩路基填料为研究对象,采用钢渣和水泥对红层泥岩填料进行改良。【方法】通过无侧限抗压强度试验,研究不同改良剂种类、掺量、压实度、养护龄期条件下改良土试样无侧限抗压强度的变化规律,并对比浸水前后强度损失率与崩解性的改善情况。【结果】随着钢渣掺量的增加,改良土试样的最优含水率逐渐减小,最大干密度逐渐增大;无侧限抗压强度随改良剂掺量、压实度与养护龄期的增加而增大;然而,钢渣掺配量存在上限值,水泥掺配量存在下限值,相较于单一改良法,复合改良法激发了钢渣的潜在胶凝性,改良效果更佳。扫描电镜显示钢渣-水泥复合改良的方式能够有效增强土颗粒间的联结作用,并有助于提高土体的强度与稳定性。当钢渣掺量≥10%且水泥掺量≥2%时,改良土试样无侧限抗压强度损失率接近50%且崩解性逐渐减小。【结论】高速公路和一级公路路床的红层泥岩填料、钢渣、水泥最佳掺配比为100∶15∶2,路堤的最佳掺配比为100∶10∶2。钢渣-水泥复合改良土试样的无侧限抗压强度随压实度与养护龄期的增加而增大,但增加养护龄期提高浸水强度的效果更佳。
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  道路工程

  新型避险车道拦阻系统设计、模拟及试验研究

  许秀晨, 张宏超, 杜晓博, 张锋, 赵先鹏

  2025, 42(4): 78-84. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.010

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  【目标】为减少长大下坡路段因刹车失灵而造成的车辆失控事故,研发了一种新型避险车道拦阻系统,能够有效降低失控车辆的速度。【方法】基于航空母舰舰载机拦停装置,研制了一种可变索力阻尼器装置,运用有限元仿真软件对拦阻系统进行结构优化。针对不同车型车辆,通过设置单道或3道不同高度拦阻网,实现了对失控车辆的有效控制,同时最大限度保证车内乘客安全。利用实车撞击试验进一步证明新型避险车道拦阻系统的有效性。【结果】新型拦阻系统提供可变索力控制,在车辆拦截过程中最大限度保持车辆平衡,对车内乘员损伤较小,能够实现大多数情况下（重型高速情况除外）失控车辆有效拦截;建立的拦阻系统有限元模型能够真实模拟实际撞击试验过程中车辆的形态,同时模拟结果与试验中获得的车辆最大加速度误差仅为3%,为后续模拟不同失控车型、不同拦阻网数量及结构优化提供有力保障。【结论】研究结果对于长大下坡路段事故频发区域具有重要意义,能够有效提升驾乘人员的安全。
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  道路工程

  高速公路工程品质影响因素作用机理

  王青娥, 彭玉珍, 樊金婵, 孟园英

  2025, 42(4): 85-93. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.011

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  【目标】明晰高速公路品质工程建设中的主要责任主体,揭示各主体影响工程品质的因素及其作用机理,以期为高速公路品质工程建设提供理论依据。【方法】结合高速公路工程实际情况,明确高速公路工程项目的主要三方责任主体为建设单位、施工单位与勘察设计单位,从三方责任主体的视角出发,识别出28个高速公路工程品质的影响因素,采用主成分分析法将其划分为6个维度。在界定高速公路工程品质内涵的基础上,得到其衡量指标。结合标准化管理理论以及政府品质工程监管行为,并根据高速公路品质工程的相关研究成果提出研究假设,构建结构方程模型进行实证分析。【结果】建设单位品质管理理念、建设单位品质管理能力、施工单位综合实力、施工单位品质管理能力、勘察设计单位综合实力、勘察设计单位品质化设计理念对高速公路工程品质均有正向影响,其中建设单位品质管理能力与施工单位品质管理能力的影响程度位居前两位;标准化管理在三方责任主体因素与高速公路工程品质之间均为不完全中介效应;政府品质工程监管在三方责任主体影响因素与高速公路工程品质之间均具有正向调节效应。【结论】从三方责任主体的视角,提出了针对性的工程品质提升措施,为高速公路工程项目各参建单位提升现代工程管理理念、提升工程品质管理水平,实现高速公路品质工程创建目标提供参考。
桥梁工程
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  桥梁工程

  基于点云高斯曲率场的桥面病害检测筛分方法

  唐亮, 张翔宇, 吴桐, 刘一军, 李欣昱

  2025, 42(4): 94-104. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.012

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  【目标】传统桥面病害检测主要依赖人工目视检查,耗时费力,易受检测人员经验、主观判断等因素影响,导致检测结果一致性和准确性较难保证。针对于此,本研究提出一种基于高斯曲率场的桥面铺装病害检测方法,以提高检测效率并实现病害的自动识别与分类量化。【方法】首先对三维激光扫描获取的桥面点云数据进行区域分割,提取桥面铺装区域,避免形态边缘对高斯曲率计算的干扰。再利用微分几何方法计算高斯曲率值,构建高斯曲率场,通过分析其异常点分布,对病害进行初步识别与量化。进一步地,结合Hu矩及形态学特征对识别出的异常区域进行二次筛选,以区分真实病害与人工设置物,提高识别精度。将该方法应用于一座混凝土连续梁桥的桥面铺装病害检测分析了其桥面铺装区域的高斯曲率值分布情况和桥梁表观缺陷特征。【结果】识别结果与人工目视检测结果最大相对误差为3.3%,且该方法不受光照条件影响,可代替直接的人工视觉检测。【结论】通过高斯曲率的分布能够表征该桥梁的桥面铺装坑槽、酥松剥落等表面病害,且该方法与传统检测方法对病害程度的评估结果吻合,能够高效量化桥梁结构表面病害,建立结构可视化电子档案,可实施性高,为桥面病害评估提供了一种新的技术途径。
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  桥梁工程

  预制主梁UHPC湿接缝受弯性能试验研究

  张哲, 靳文豪, 张晨曦, 汤意, 王伟, 杜战军, 高继平, 邓恩峰

  2025, 42(4): 105-111. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.013

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  【目标】湿接缝是影响横向多梁体系桥梁受力性能与耐久性的关键,本研究依托郑栾高速某横向多梁体系桥梁,将超高性能混凝土（UHPC）用于湿接缝。【方法】开展12个足尺试件抗弯性能试验,探究钢筋搭接形式、钢筋搭接长度、湿接缝界面形状以及配筋率对UHPC湿接缝开裂荷载与极限承载力的影响。【结果】 UHPC湿接缝试件的薄弱部位是湿接缝与预制板的接缝,但在试件破坏时预制板受压区混凝土压碎,湿接缝未出现裂缝;横向UHPC湿接缝强度可以达到或超过现浇混凝土桥面板;当钢筋搭接长度超过10倍钢筋直径之后,继续提高搭接长度对湿接缝的承载力无显著影响,采用UHPC可简化湿接缝内钢筋搭接形式;湿接缝采用菱形界面和提高配筋率均可显著提高试件的开裂荷载及极限荷载;相比于直线形钢筋搭筋,U形钢筋搭接在弹性阶段有较高的抗弯刚度,但二者极限承载力比较接近。【结论】 试验结果表明,综合考虑现场施工工艺等因素,对于横向多梁体系湿接缝的施工,采用UHPC湿接缝、钢筋直线搭接（搭接长度≥10 d）的施工效果较为理想,可减少搭接钢筋焊接量且免去振捣环节。现行《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTG 3362—2018）可用于计算含UHPC湿接缝试件抗弯承载力,理论值与试验值平均比值为0.90。
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  桥梁工程

  人工岛岛壁抛填对桥梁结构影响及控制措施

  张泽卫, 邱昕奕, 杨峰, 赵炼恒

  2025, 42(4): 112-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.014

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  【目标】针对人工岛岛壁抛填易诱发邻近桥梁下部结构侧偏问题,提出钢管桩围护+高压旋喷加固等主动保护与防护相结合的控制措施,评估控制措施的力学可靠性及变形控制效果。【方法】采用PLAXIS开展岛壁抛填全过程三维模拟分析,探究岛壁抛填引起既有桥梁的附加变形特征,并以墩台顶面水平位移、墩台差异沉降和桩基水平位移为主控指标,结合实际施工和现场监测数据验证控制措施的有效性。【结果】人工岛岛壁块石抛填导致桥梁承台产生差异沉降、桩基出现背离岛壁侧的位移,其中相邻墩台最大差异沉降1.9 mm,桥墩顶面最大水平位移0.76 mm,桩基顶部最大水平位移2.5 mm,均符合控制要求。现场监测结果显示岛壁抛填完成后桥墩最大水平位移在3.0 mm以内,小于水平位移5 mm的控制标准,满足高速公路桥梁正常运营要求。【结论】"先施作隔离钢管桩,再旋喷加固软弱土层,后分层对称抛填岛壁块石"的综合桥下筑岛施工方案,能有效减少土体的侧向位移和沉降,减小对邻近桩基的横向压力,保证岛壁下穿施工中既有桥梁的正常运营。本工程的成功实施丰富了海域既有高架桥梁条件下人工岛筑岛施工经验。
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  桥梁工程

  卷破波作用下的新型桩板桥梁结构受力特性

  邱俊峰, 郑中凯, 徐普, 黄金局

  2025, 42(4): 121-130. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.015

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  【目标】研究将要破碎、正在破碎和完成破碎3个阶段的卷破波对桩板桥梁结构的冲击过程,揭示梁板与桥墩对彼此相互受力的影响,探究墩径和墩高对梁板与桥墩受力的影响规律。【方法】 依托福建省滨海国道涉海浅滩段新型桩板桥梁结构工程,基于CFD软件Flow-3D,建立结构断面整体波浪水槽三维数值模型,通过与物理模型试验对比验证了其准确性;对比分析带墩梁板系统、无墩独立梁板及无梁板独立桥墩的波浪力差异,系统探究墩径与墩高参数对梁板、桥墩受力的影响规律。【结果】 卷破波冲击时,梁板与桥墩的阻挡效应加剧了连接处水质点的运动,梁板与桥墩的连接处砰击现象显著;梁板和桥墩对彼此受力有剧烈的放大作用,在完成破碎阶段的卷破波作用下,梁板所受竖向波浪力可放大6.07倍,在将要破碎阶段的卷破波作用下,从远岸侧至近岸侧的桥墩所受水平波浪力分别可放大1.86,1.35和1.42倍。【结论】 墩径增大引起梁板与桥墩对彼此受力的放大效应增强,导致梁板所受竖向波浪力和桥墩所受水平波浪力增大,特别在将要破碎阶段影响较为显著;墩高增大引起梁板水平和竖向波浪力减小,在将要破碎阶段的卷破波作用时,对水平波浪力影响最显著,在完成破碎阶段的卷破波作用时,对竖向波浪力影响最显著,此外墩高改变还会导致桥墩水平波浪力以不同的规律变化。
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  桥梁工程

  开裂小箱梁承载力混合加固方法试验研究

  黄建云, 尼颖升, 张永昌, 杨东辉, 张学峰, 宋春霞, 缑永涛, 杜海鑫

  2025, 42(4): 131-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.016

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  【目标】研究混合加固法在提升劣化开裂小箱梁桥承载力方面的应用效果,以解决单一加固方法对构件性能提升效果单一、适用范围有限的问题。【方法】研究通过统计分析小箱梁桥常见开裂部位及裂缝特征,揭示了开裂病害对桥梁承载力的退化机理,探讨了现有加固手段的效果,并提出了混合加固法在提升承载力方面的优势。以某预应力混凝土小箱梁为例,分析了其承载力退化机理并设计了相应的混合加固方案,通过荷载试验验证了混合加固法在提升桥梁承载力方面的效果。【结果】混合加固法能够显著提高小箱梁桥的抗弯承载能力,修复构件裂缝病害,增强桥梁抗弯刚度,基于开裂机理设计的混合加固方案使抗弯承载力提高了14%,跨中挠度降低率在15%~45%之间,单一加固方法的最高降低率为35%。不同混合加固方案对抗弯刚度的提升效果存在差异,并非所有混合加固法均优于单一加固方法。【结论】混合加固法具有较强的适应性,可根据不同裂缝病害特征和退化程度灵活选择加固手段,实现更为显著的加固效果,为小箱梁桥的长期服役提供了更加可靠的技术保障,具有广泛的应用前景。
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  桥梁工程

  陕西省高速公路桥梁疲劳荷载模型

  崔磊, 姜磊, 刘永健, 熊奕涵, 沈振龙

  2025, 42(4): 139-150,178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.017

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  【目标】车辆荷载作为桥梁承受的主要活载,是准确评估桥梁运营状态的关键,采用现有规范所给的车辆荷载考虑方法,无法准确反映车辆荷载的地域性及时效性。【方法】为精确考虑陕西省车辆荷载地域性及时效性,收集陕西省内包茂、十天、青银、京昆、连霍5条高速公路2011—2023年共计13年交通量数据,对其进行数理统计分析,提出陕西省高速公路桥梁车流量增长模型。收集中国东北、中原、东南沿海地区疲劳荷载谱,根据等效损伤原则建立轴距及轴重分配比例模型,将陕西省实测数据与所建立分配比例模型相结合,建立陕西省高速公路桥梁疲劳荷载谱。同时收集浙江省、贵州省、广西省、山西省等共计10地疲劳荷载谱,依托实际工程建立有限元模型,对各荷载谱代表车型进行影响线加载,引入并求解等效损伤系数对所建立荷载谱进行评估。【结果】 连霍高速日均车流量增长率按每年15%考虑。包茂、十天、京昆3条高速日均车流量增长率均按每年10%考虑。青银高速日均车流量增长率按每年5%考虑。【结论】规范标准疲劳车对应等效损伤系数等于1,陕西省疲劳荷载谱对应等效损伤系数等于0.66,对比可知采用规范规定疲劳荷载进行验算会导致结果过于保守。
隧道工程
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  隧道工程

  大断面软弱围岩隧道扩挖及局部强化支护力学分析

  王亮, 陈金良, 杨光轩, 徐祥龙, 张策, 李嘉诚, 吕祥锋, 余跃

  2025, 42(4): 151-161. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.018

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  【目标】大断面隧道原位扩挖过程中,二次扰动易诱发围岩大变形。把握围岩在隧道原位扩挖过程中的力学响应特征,并制订科学合理的变形控制技术方案至关重要。【方法】采用物理模型试验、理论分析和工程实践相结合的研究方法,研究了隧道原位扩挖围岩及支护过程围岩应力及变形分布特征规律,建立了隧道扩挖围岩力学模型,提出了隧道扩挖局部强化支护方法,并结合工程实测数据对该支护方法进行了有效性验证。【结果】隧道扩挖加剧了地层的损伤卸荷,地层的沉降在垂直方向上具有非线性增长特征,隧道支护结构有效减缓了围岩变形的进一步发展。隧道围岩等级越高,自由面位移越大,隧道围岩平均收敛量与弹性模量呈幂函数递减关系,与扰动因子呈指数函数递增的关系,扰动因子为0.6时的拱脚收敛量与扩挖侧拱脚的收敛量相近,平均误差为4.8%。将局部强化支护方法应用于大常山1^#隧道改建工程,现场监测数据表明本研究方法可降低30%的围岩位移量,论证了隧道扩挖局部强化支护方法的有效性。【结论】研究结果为大断面隧道扩挖工程中的围岩稳定性控制和安全评估提供了科学依据,在实际工程中有助于优化支护方案,降低工程风险,提高隧道结构的长期安全性与耐久性。
汽车工程
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  汽车工程

  电动汽车无线充电系统耦合系数与电磁安全分析

  张新锋, 崔金龙, 汪亚君, 李浩

  2025, 42(4): 162-170. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.019

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  【目标】研究电动汽车无线充电系统耦合系数及传输线圈间电磁辐射安全问题。【方法】首先,利用建立的SS结构电路等效模型,分析了对系统传输功率幅值与效率的影响因素。然后,根据汽车底盘安装尺寸设计了方形与圆形2种线圈,探究其耦合系数随气隙大小、x轴和y轴方向水平偏移的变化情况,并与矩形线圈和DD线圈进行性能对比。其次,由于方形线圈具有更好的耦合性能,因此进一步对比分析了匝间距对方形线圈耦合系数,和不同形状磁芯对传输线圈间耦合系数的影响。最后,建立无线充电系统模型和人体及重要器官模型,设置介电常数、电导率和磁导率等电磁参数,研究分析了驾驶员车内坐姿、车外站姿、车内躺姿这3种情况下人体重要器官在11 kW无线充电系统中的电磁安全问题。【结果】坐姿最大辐射值表现在大脑,站姿最大辐射值表现在肾脏,躺姿最大辐射值也表现在肾脏,但小于坐姿情况下肾脏的辐射值。3种情况下最大辐射值会受到器官本身的大小、电磁参数和所在位置的影响,并且大脑、肾脏、脾脏和肺脏在3种情况受到的影响较大,应重点关注。【结论】为了降低无线充电系统对外辐射的程度,对发射端线圈屏蔽板进行了重新设计,通过设计凹形发射端线圈屏蔽板,使得人体脚掌所受到的电磁辐射相比传统的铝板显著降低。
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  汽车工程

  洛阳市客车行驶工况构建

  高爱云, 张兴源, 刘少华, 孟宇飞

  2025, 42(4): 171-178. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.020

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  【目标】为解决传统K-means算法初始质心随机选取造成所构建行驶工况精度不高的问题,提出了一种基于改进K-means算法的工况构建方法——K^*-means。【方法】首先,采集洛阳市3条典型线路上9辆客车的实车数据,并对所得原始数据进行数据预处理和运动学片段划分;然后,提取数据特征参数,并采用主成分分析法对特征参数进行降维;最后,设计K^*-means算法对运动学片段进行聚类分析,按类中心距离选取最具代表性的运动学片段构建出洛阳市客车典型行驶工况。【结果】将所构建工况与基于传统K-means算法构建的工况以及国内外其他工况进行对比,结果表明,LY_BDC工况与原始数据的特征参数值最为接近,各特征参数值的平均相对误差为1.97%,其中怠速时间比的相对误差最大,仅有3.9%;基于传统K-means算法构建的行驶工况与原始数据的特征参数值平均相对误差为4.6%,其中平均速度的相对误差最大,达到了12.9%;中国典型城市公交循环与原始数据的加速时间比、怠速时间比和平均速度差异较大;新欧洲测试循环与原始数据的减速时间比、匀速时间比差异也很明显。【结论】所设计的K^*-means算法提高了数据点数少的类获得质心的概率,并降低质心随机选取造成的影响,避免了孤立点的问题;基于K^*-means算法所构建的工况精度更高,更能够准确地反映洛阳市客车的运行特征。
物流工程
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  物流工程

  考虑低碳的生鲜多配送中心路径优化

  张涵, 曹冒君

  2025, 42(4): 179-188. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.021

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  【目标】研究低碳在生鲜多配送中心路径优化中所发挥的作用,在降低企业总成本的同时帮助企业实现低碳发展。【方法】首先,基于转型低碳物流的经济发展理念,将碳排放融合在生鲜冷链物流路径优化过程中。其次,在企业拥有多个配送中心、客户拥有多个时间窗的基础上,考虑车辆的固定成本与低碳成本、生鲜产品的货损成本与制冷成本等多个目标成本。然后,将碳排放成本用车辆在运输过程中所产生的油耗成本及车辆在整个配送过程中因碳排放对环境造成污染所需要支付的环境成本二者进行求和来表示,在保证企业总成本最小、车辆的运输距离最短的双目标前提下建立模型。最后,设置车辆载重量、客户需求时间、各个配送中心与服务地区之间的距离等多个制约因素。【结果】根据模型自身特点引用自适应免疫算法,融合粒子群局部搜索算法和自学习算法求解,并与传统遗传算法进行对比分析验证,最终证明免疫优化算法相比较遗传算法而言收敛度更高、群体多样性保持的更好、能最大程度地避免陷入局部最优。【结论】在配送过程中考虑碳排放能够更好地为生鲜产品冷链物流运输带来合理规划,自适应免疫算法也比遗传算法更能降低生鲜运输总成本以及缩短运输距离。
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  物流工程

  基于系统动力学的危险化学品道路运输安全管理仿真

  王旭磊, 孙春薇

  2025, 42(4): 189-198. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.04.022

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  【目标】明确不同影响因素对危险化学品道路运输安全影响作用机理,提升危险化学品道路运输安全水平。【方法】利用系统动力学理论和方法,构建危险化学品道路运输安全系统动力学模型,基于历史事故数据及专家知识对危险化学品道路运输安全影响因素间的作用机理进行仿真分析。【结果】危险化学品道路运输安全系统是一个多影响因素互相作用的复杂系统,影响因素间存在复杂相互作用关系;危险化学品道路运输安全水平在未来一段时间内呈现趋好态势;危险化学品道路运输年度增量及政府监管部门安全监管水平对运输安全有直接的影响,随着年度危化品道路运输量增长率的增加,安全水平会明显下降;随着监管部门监管水平的加强,运输安全水平也会得到提高。影响因素对于危险化学品道路运输安全总水平的影响程度依次为人为因素、运输企业安全管理、运输车辆和设备设施及危险化学品自身。【结论】政府监管部门需对快速增长的危险化学品道路运输量保持高度警惕,持续、有效的长期监管才能保持危险化学品道路运输安全处于较高水平。政府监管部门和运输企业在制订监管措施时,可以依据人为因素、运输企业安全管理、运输车辆和设备设施及危险化学品自身安全的次序确定重点监管领域。