2025年, 第42卷, 第7期　刊出日期：2025-07-05

  

• 
• 封面文件 目录文件

• 全选
  |

智能交通
• Select
  智能交通

  基于多尺度下采样卷积交互的动态图卷积交通流预测

  周政, 朱蓉, 陈滨, 王晓琳, 何小卫

  2025, 42(7): 1-12. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.001

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】针对路网交通时空依赖上的高度复杂性,为提高交通流预测精度,提出一种基于多尺度下采样卷积交互的动态图卷积网络的交通流预测模型。【方法】在空间维度,通过动态图扩散卷积模块捕获交通路网中动态变化的空间相关性,该模块通过输入的交通流数据和预定义的图结构生成邻接矩阵,并与自适应邻接矩阵融合生成动态邻接矩阵捕获路网节点时空动态特征;在时间维度,以相邻时段、上一日同一时段和上一周同一时段作为输入数据反映多时间尺度下的交通流数据的时间相似性,并基于时间序列的邻近性和特殊性对3个时间尺度的输入序列进行间隔划分,采用交互式学习结构捕获交通流数据的时间相关性。在上述过程中将动态图扩散卷积模块嵌入交互式学习结构中以同步捕获时空相关性,进而挖掘交通路网的动态变化和时间之间固有的因果关系,采用注意力机制解决其周期性偏移问题。最后,基于公开基准交通流数据集,选用部分经典和前沿交通流预测模型与本研究模型进行对比分析,以验证所建模型的有效性。【结果】本研究模型的预测结果相比于部分深度学习基线模型在回归预测精度指标平均绝对误差中的性能提升约为4.5%~33.7%。【结论】本研究可有效提升交通流预测精度,为智能交通系统的动态交通管理提供新路径。
• Select
  智能交通

  考虑速度效应和空间间距的双车道元胞自动机模型

  夏运达

  2025, 42(7): 13-20. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.002

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】交通流理论研究可分为三相交通流理论和基本图理论。由于缺少高精度交通实测,两种理论之间存在部分争论,提出一个新双车道元胞自动机模型以探讨这些争论。【方法】新双车道模型考虑速度效应和空间间距,前车虚拟速度与空间间距的数值之和变化时,车辆随机慢化概率非固定值随之变化。空间间距较大时,后车倾向于改变现有速度和行驶状态;空间间距较小时,后车倾向于保持现有速度和行驶状态。【结果】数值模拟结果表明:对于新双车道模型模拟出的自由流向拥挤流过渡的中间状态,其时空轨迹图为三相交通流理论定义的同步流状态时空轨迹图;其速度分布和空间分布显示道路系统中不存在成规模的堵塞集团,满足中断效应对同步流状态的定义;其自相关函数和互相关函数趋于归零,满足相关函数分析对同步流状态的定义;简单模型规则和参数组成的新双车道模型模拟出同步流状态。随着密度增长,换道次数峰值前,换道次数变化无明显规律性;当密度增长至临界值,双车道系统的车辆换道次数达到峰值后,换道次数发生骤减;当道路系统中出现大量倾向于急减速的车辆,自由流可直接相变为堵塞流,无需同步流过渡。【结论】新模型关注于两个理论之间暂未达成共识的同步流状态及交通相变问题,分析出两理论中合理的观点。
• Select
  智能交通

  人机共驾模式下驾驶人心智游移预测

  王永岗, 赵梓乔, 魏文欣, 彭志鹏, 程延秋

  2025, 42(7): 21-29. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.003

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】 针对L3级自动驾驶系统操作期间驾驶人易产生心智游移的问题,提出了一种基于驾驶人眼动、心率等生理指标构建心智游移状态预测模型的理论方法。【方法】 通过模拟试验收集驾驶者的眼动指标和心电数据,依据MAAS量表分数将其分为高心智游移倾向组与低心智游移倾向组,并标定了心智游移发生的显著影响因素,从而构建驾驶者心智游移预测模型。【结果】 高心智游移倾向组的驾驶者更易发生心智游移,且随着驾驶时间的延长,心智游移的频率显著增加。在心智游移状态下,驾驶者的注视时长更长,瞳孔直径更小,扫视速度更慢,扫视幅度更小,并且对与驾驶无关区域的注视时长百分比更高,但心率变异性指标无显著差异。以驾驶时长、心智游移倾向及5个显著眼动指标为输入特征变量,结合混淆矩阵和被试者工作特征曲线,确定基于粒子群优化算法的随机森林模型对驾驶者心智游移状态的预测效果最佳。【结论】 该心智游移状态预测模型有效揭示了高心智游移倾向组驾驶者在操作期间的显著特征,研究结果为实现对驾驶者心智游移的动态监测与干预提供了科学依据,有助于提升自动驾驶系统的安全性。
道路工程
• Select
  道路工程

  基于熵权灰色关联法的沥青-集料黏附体系表面能评价

  张建军, 李波, 刘婉莹, 易昭

  2025, 42(7): 30-39. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.004

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为了深入探究表面能对沥青-集料界面黏附性能的影响,从表面能理论出发,选取5种道路工程中常用的岩石作为集料研究对象。【方法】采用柱状灯芯法测定集料表面能参数,躺滴法测定沥青表面能参数,构建不同浸渍条件下沥青-集料体系的黏附与剥落模型。结合熵权法和灰色关联法优化表面能评价指标,并关联浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验结果。【结果】集料的表面能越大,沥青混合料黏附性能和水稳定性越好。沥青-集料体系内的黏附功数值也相对较高,构成的沥青混合料抗水损害能力越强;通过计算发现VDW黏附功和VDW剥落功与浸水马歇尔残留稳定度、冻融劈裂强度比相关程度最小,表明极性分量相较于色散分量对沥青混合料抗水损害能力的影响较大;表面能综合评价指标与水稳定性试验结果趋势高度一致。【结论】表面能理论可有效定量评价沥青-集料体系黏附性能,为道路抗水损害能力评定提供理论依据。
• Select
  道路工程

  玄武岩纤维规格型号对沥青混合料性能及功效系数的影响

  贺倩倩, 李文凯, 邵景干, 王兆仑, 王俊超

  2025, 42(7): 40-49. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.005

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为改善沥青路面路用性能,引入玄武岩纤维(BF)作为改性剂,对AC-13C、AC-20C两种改性沥青混合料进行复合改性。同时引入聚酯纤维(PF)和玻璃纤维(GF)为对照,开展路用性能对比研究。【方法】在原材料性能测试的基础上,开展玄武岩纤维沥青的微观结构分析。通过配合比设计,确定不同纤维直径及长度下沥青混合料的最佳油石比。通过开展相关室内试验评价纤维长度及单丝直径对沥青混合料路用性能的影响。结合路用性能功效及经济成本分析,确定玄武岩纤维的优化选择方案。【结果】玄武岩纤维在沥青中呈三维乱相分布,通过吸附与稳定作用相互穿插、搭接;相同级配下,掺玄武岩纤维沥青混合料路用性能优于掺聚酯纤维和玻璃纤维的混合料;同级配、同玄武岩纤维长度下,掺17 μm单丝直径玄武岩纤维的混合料性能优于21 μm的;同级配、同玄武岩纤维单丝直径下,公称粒径更大的沥青混合料需选择更长的纤维以保证最优的路用性能。【结论】综合路用性能与经济性,AC-13C和AC-20C沥青混合料推荐选用的玄武岩纤维规格型号分别为BF17-6(单丝直径17 μm,长度6 mm)和BF17-12(单丝直径17 μm,长度12 mm)。
• Select
  道路工程

  环氧亚麻籽油/酚醛环氧树脂复合再生SBS改性沥青性能

  唐杰, 李启石, 龙军, 李红民, 张恒龙, 李秋华, 王帅

  2025, 42(7): 50-59. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.006

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为实现老化SBS改性沥青的整体再生,基于老化沥青组分调节与SBS分子结构修复的双重再生方式,提出了组分为环氧亚麻籽油(ELO)、双酚A型酚醛环氧树脂(F51)以及顺酐(MA)催化剂的复合再生剂。【方法】通过对比不同再生剂组合下老化SBS改性沥青物理与流变性能以及微观结构的变化情况,验证ELO-F51复合再生剂的双重再生效果,并根据未老化基质沥青与未老化SBS改性沥青在ELO-F51复合再生剂作用下的流变性能,排除再生剂自身对SBS改性沥青相位角平台区的影响。考虑经济效益条件下,基于ELO再生SBS改性沥青的物理性能,确定ELO最佳用量,并根据ELO-F51复合再生SBS改性沥青的物理及流变性能,分别确定MA与F51的最优掺量。【结果】ELO-F51复合再生剂自身无法形成相位角平台区,其不会影响相位角平台区这一再生效果评判指标;ELO可以平衡老化沥青组分,F51在MA催化剂作用下可以修复SBS结构,进而整体恢复老化SBS改性沥青的使用性能,但F51难以在缺少ELO轻组分的情况下完成老化SBS分子结构的重建。此外,F51自身会对再生SBS改性沥青起到软化效果,而MA催化剂表现出相反作用;ELO,F51以及MA催化剂的最佳掺量被分别确定为10%,2%和0.1%。【结论】通过SBS改性沥青老化前后及再生后的荧光显微镜测试结果,进一步验证了SBS聚合物降解片段被F51重新连接。
• Select
  道路工程

  硅烷偶联剂改性氧化石墨烯对水泥净浆性能的影响

  丁浩珉, 孙勇, 陈鑫

  2025, 42(7): 60-67. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.007

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为解决氧化石墨烯(GO)在水泥中易团聚、分散性差的问题,通过改性剂提升复合材料的综合性能。【方法】以硅烷偶联剂KH570为原料,对GO进行改性,制备了改性氧化石墨烯(KGO),研究了二者的分散性以及对水泥水化进程和力学性能的影响。同时,采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和紫外可见分光光度计对样品进行形貌分析;采用差示扫描量热仪和水泥水化热测试仪进行综合热分析。【结果】KH570对GO的最佳改性温度为50 ℃,所得改性产物KGO50在水泥模拟孔隙液中展现出良好的分散性。相较于GO水泥复合材料,KGO50组的28 d抗折和抗压强度提高幅度更为显著。改性过程消耗了GO表面的羟基和环氧基团,引入硅烷基团,增强了静电斥力,使GO在静电斥力的作用下均匀分散在水泥浆体中。KGO50保留了GO的增韧效果,促进了水泥水化,增加了Ca(OH)₂的含量,有效调节了水泥的水化产物。【结论】综上所述,KGO50改性技术兼具经济性与性能优势,具有一定的工程意义,可为开发高性能水泥提供理论依据。
• Select
  道路工程

  硅灰对矿渣基地聚合物宏观性能及反应过程的影响

  李海清, 刘小强, 王仁智, 陈丰

  2025, 42(7): 68-77. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.008

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】系统揭示硅灰对矿渣基地聚合物宏观力学性能与反应历程的协同调控机制,为其作为绿色胶凝材料在道路工程中的推广应用提供理论依据。【方法】通过用硅灰部分取代粒化高炉矿渣,制备不同配比的地聚合物复合材料;采用抗压强度、流动性和凝结时间等指标评价其宏观性能,同时结合扫描电镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱,深入分析硅灰对微观结构与化学键构型的影响。【结果】硅灰在20%掺量时,试样28 d抗压强度达63.5 MPa,较未掺硅灰试样提高11.2%,展现出显著的后期增强效应。但硅灰中高含量的Si会提升早期Si—O—Na中间结构的比例及其结合能,抑制初期反应中C—A—S—H凝胶的生成,导致7 d抗压强度下降12.7%。微观分析显示,硅灰的细颗粒填充效应显著改善了试样的致密性;FTIR分析揭示其促进了N—A—S—H结构的发育,X射线光电子能谱证实其对Si—O—Si/Al与Si—O—Na结构的结合能及含量演化具有调控作用。【结论】硅灰在矿渣地聚合物中同时发挥物理填充和化学反应调节功能,可通过调节中间结构的类型与化学键结合能实现对反应过程的阶段性控制,进而提升材料后期性能与可设计性,为地聚合物在道路基层材料及修复注浆等多场景下的应用提供理论与实践支撑。
• Select
  道路工程

  基于裂缝骨架生长的路面裂缝分割方法

  李华恩, 何铁军, 温龙辉, 龙海丹

  2025, 42(7): 78-88. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.009

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为有效地利用裂缝特征,提出一种基于裂缝骨架生长的路面裂缝分割方法,在充分保留裂缝细节的同时降低路面背景中噪声干扰,从而提高路面裂缝分割的准确性。【方法】该算法采取亮度均衡算法裂缝图像进行预处理以减少阴影及亮度不均匀的影响,通过经验公式法获取分割阈值实现裂缝的初次分割,然后根据裂缝的灰度特征及裂缝骨架局部的方向性,通过一套连通域连接算法对初次分割的裂缝骨架进行连接,从而还原裂缝的本身特点,提高裂缝识别正确率,同时能实现较好的抗噪性。完成连接后利用裂缝与噪声的特征区别,即连通域的外接矩形长宽比以及连通域像素点个数的不同,进行初次降噪处理,并提出利用种子点与邻域之间灰度差进行生长的区域生长方法,利用裂缝区域同质性的特性对降噪处理后的图像进行3×3尺度的区域生长,实现分割结果更准确表示裂缝细节特征。【结果】试验选用CrackForest数据集作为测试数据集,并在此数据集上与5种现有裂缝方法进行对比验证,结果中召回率为87.42%,精确率高达88.94%,优于5种已有裂缝分割方法,F1指标值达88.17%,精确率和召回率都较为平衡,既获得了较高的精确率也保证了召回率的稳定。【结论】该方法取得了良好的检测效果,不仅可以完成较为明显的裂缝分割,还可以检测出周围细小裂缝,能较好还原裂缝的细节信息,为路面裂缝像素级的分割提供了新的思路。
• Select
  道路工程

  考虑双剪中主应力影响的土压力计算模型

  夏琼, 罗以欢, 王旭

  2025, 42(7): 89-98. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.010

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】针对传统土压力理论未充分考虑中主应力影响的问题,建立考虑双剪中主应力影响的土压力计算模型,揭示中主应力对土压力的作用机制,为岩土工程设计提供更精准的理论依据。【方法】基于双剪统一强度理论,根据考虑中主应力影响系数的Drucker-Prage屈服准则与Mohr-Coulomb屈服准则的特殊位置关系,推导了6种抗剪强度指标;结合朗肯土压力理论,推导得到考虑双剪中主应力的主动土压力和被动土压力计算公式。【结果】在考虑双剪中主应力对抗剪强度指标与土压力的影响下,主动土压力随着中主应力影响系数的增大呈非线性减小,被动土压力随着中主应力影响系数的增大呈非线性增大。朗肯主动土压力较本文土压力模型计算结果偏大,朗肯被动土压力较本文土压力模型计算结果偏小。【结论】考虑了中间主应力的模型,可以更充分发挥土的强度潜力。采用不考虑中间主应力影响的朗肯被动土压力进行支挡结构设计,误差较大,且偏于不安全设计。
• Select
  道路工程

  基于模块化的新型装配式挡土墙结构设计与分析

  冯玉涛, 张梦怡, 秦会来, 张先忠, 康艺璟

  2025, 42(7): 99-108. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.011

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为推动装配式挡土墙技术在路基挡防工程中的应用,设计研发了一种新型装配式挡土墙结构。【方法】新结构由预制中空箱体、立柱和底板拼装而成,箱体内填筑高密度材料增重;箱体间通过榫卯连接,立柱与底板采用卡榫连接,箱体与立柱采用螺栓连接。基于库伦土压力计算理论,采用理正岩土和ANSYS Workbench有限元仿真试验,分别对新型挡土墙的整体强度与稳定性、各预制构件和连接部的强度与可靠性进行了计算分析和模拟研究。【结果】新型挡土墙的抗倾覆和抗滑移系数分别为1.897和1.332,满足规范不低于1.5和1.3的要求;数值模型试验工况下,立柱、箱体和底板的最大拉应力分别为0.40,0.38,0.69 MPa,最大剪应力分别为0.21,0.47,0.33 MPa,均小于结构所用C30混凝土的标准抗拉和抗剪强度;箱体和底板宽度是影响新结构抗倾覆性能的主要因素。【结论】新型挡土墙在抗滑移、抗倾覆、截面强度和承载力等方面均满足要求,各预制构件及构件连接方式设计合理;适当调整箱体或底板宽度尺寸,能有效提高结构的稳定性;与现有装配式挡土墙相比,新型挡土墙在装配化程度、预制和吊装便捷性、连接方式可靠性和经济效益等方面具有明显优势。
桥梁工程
• Select
  桥梁工程

  钢-混组合梁斜拉桥温度作用与参数敏感性分析

  刘江, 马志元, 刘永健, 吕毅

  2025, 42(7): 109-120. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.012

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为明确钢-混组合梁桥温度作用特性及影响因素,对青海省海黄大桥组合梁为期一年的温度场实测数据进行分析,将温度作用指标分为均匀温度、横向和竖向线性温差及残余应力。【方法】建立有限元数值模型,分析了季节、气象参数、桥梁走向和结构尺寸等因素对各温度作用指标的影响,提出了无量纲参数敏感因子,对不同因素的敏感性进行分析。【结果】 相关规范中关于有效温度的规定可较好地适用于青海严寒地区的组合梁,但负温度梯度用于组合梁温度效应的计算偏于不安全。组合梁日均匀温度最值与日气温最值之间存在强烈的线性相关性。混凝土最大拉应力2.52 MPa和压应力-1.86 MPa分别位于桥面板底面和顶面;钢梁最大拉应力11.88 MPa和压应力-12.43 MPa则分别位于钢梁顶部和钢梁形心偏下的位置。【结论】气象参数对组合梁均匀温度的影响远高于其他因素;太阳辐射是引起组合梁温差和不均匀温度分布最主要的原因;风速与截面温差和残余应力存在明显的负相关特性。在结构尺寸中,钢梁高度对截面温差和残余应力的影响最为显著。对温度作用进行参数敏感性分析,有助于明确环境及结构参数对温度的影响规律,为高原严寒地区组合梁的温度效应控制提供指导。
• Select
  桥梁工程

  基于目标可靠指标的独柱墩单点支撑梁桥整体倾覆稳定性

  孙士尧, 周勇军, 王业路, 张恒, 赵煜, 药天运

  2025, 42(7): 121-132. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.013

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为了研究实测随机车流荷载效应对独柱墩梁桥抗倾覆稳定性的影响,对实测汽车荷载的倾覆效应进行统计分析,在此基础上开展基于目标可靠指标的抗倾覆稳定性研究。【方法】首先,基于广东省某大桥动态称重系统进行车流数据统计,并采用蒙特卡罗法模拟随机车流;其次,结合修正倾覆轴法和影响线加载法获得了独柱墩梁桥在随机车流荷载下的倾覆效应,将其与规范车道荷载下的倾覆效应进行对比分析;最后,结合桥梁结构自重的概率统计模型,建立抗倾覆分析随机性模型,提出基于目标可靠指标的抗倾覆稳定性分析方法。【结果】基于修正倾覆轴法计算得到的桥梁抗倾覆稳定性系数误差较小,该方法可较为准确地评估独柱墩梁桥的抗倾覆承载能力;独柱墩梁桥的倾覆效应比与跨数和跨径呈正相关;在目标可靠指标5.2的条件下,基于随机性分析模型计算得到的抗倾覆稳定系数对于曲线桥和直线桥分别为2.29和1.26。【结论】独柱墩梁桥基于随机性分析模型计算得到的抗倾覆稳定性系数小于确定性分析模型;确定性分析模型由于未能考虑荷载效应的随机性而高估了独柱墩梁桥的抗倾覆稳定性;随机性分析模型通过将抗倾覆效应和倾覆效应当作随机变量处理,能够更为准确地评估独柱墩梁桥的抗倾覆稳定性及其安全储备。
• Select
  桥梁工程

  单箱双室波形钢腹板箱梁腹板受力差异性分析与实桥试验

  赛志毅, 党王辉, 郭建民, 白光耀, 牛艳伟

  2025, 42(7): 133-143. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.014

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】提高波形钢腹板箱梁桥施工及成桥状态的安全性。【方法】针对单箱双室波形钢腹板箱梁的腹板受力差异性问题,采用基于实桥模型的三维有限元分析及生死单元法,研究施工及成桥整体动态过程中的纵向弯矩分配、截面剪力分配及腹板纵向应力分配。同时与同类断面箱梁的受力分配情况及剪力滞效应进行对比分析,最终结合实桥试验进行对比验证。【结果】参照梁格法常用的基于腹板的划分方式,纵向弯矩横向分配中高腹板、中腹板及低腹板部分的占比分别约为30%,42%,28%;截面剪力分配中,中腹板占比最高,低腹板占比最低,高腹板和低腹板相差约为2%;混凝土箱梁和波形钢腹板箱梁顶板处最大剪力滞系数分别为0.858和0.896,底板处分别为0.95和0.97;越靠近钢-混结合段,中腹板纵向应力增量越大,远离钢-混结合段则表现出高腹板增量最大,其次是中腹板,低腹板最小。【结论】纵向弯矩横向分配及截面剪力分配规律表现为中间腹板部分占比最大,其次是高腹板部分,低腹板部分最小;相比于同类断面箱梁,波形钢腹板箱梁中腹板差异性对纵向弯矩横向分配影响更小,对腹板剪力分配影响更大;采用波形钢腹板代替混凝土腹板可以降低箱梁的剪力滞效应;在施工动态过程中钢-混结合段的影响使得附近中腹板的纵向应力增量大于边腹板。
• Select
  桥梁工程

  基于统计特性的RC开裂构件应力分布与裂缝宽度分析

  胡志坚, 陈刚, 肖敏, 贾瑞华, 樊文胜, 李玉生

  2025, 42(7): 144-151. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.015

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】研究钢筋混凝土受弯构件开裂后的应力分布状况,以确定RC构建安全性能。【方法】首先,基于试验中钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的统计规律,类比正态分布概率密度函数构造出钢筋混凝土受弯构件开裂后的钢筋应力分布函数。通过分析钢筋与混凝土间的黏结作用,进而推导出钢筋混凝土受弯构件受拉区有效开裂区域内混凝土的应力函数,同时,为考虑钢筋握裹力对混凝土应力的影响,引入折减系数对混凝土应力函数进行修正。然后,利用混凝土破坏理论建立混凝土应力与平均裂缝间距的联系,通过编写MATLAB程序,获得钢筋混凝土受弯构件平均裂缝间距的计算方法,进而根据黏结滑移理论得到钢筋混凝土受弯构件裂缝宽度的计算方法。最后,通过与试验结果进行对比,对所提出裂缝间距、裂缝宽度计算方法的适用性进行验证。【结果】采用本研究方法计算的裂缝间距、裂缝宽度结果与试验结果吻合较好,构造的应力函数能够有效模拟钢筋混凝土受弯构件开裂后钢筋的应力分布状况。【结论】该方法对研究钢筋混凝土受弯构件受拉区钢筋及混凝土的应力分布具有一定的参考意义。
• Select
  桥梁工程

  基于Copula函数的钢管混凝土拱桥系统地震易损性分析

  许准, 王祺顺, 何维

  2025, 42(7): 152-162. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.016

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】采用传统方法评估拱桥系统地震易损性时难以考虑构件地震响应之间的相关性,为此提出了基于D藤Copula法的钢管混凝土拱桥分析方法。【方法】首先,根据桥梁所处的场地条件及构件特性,合理选择地震动及结构不确定性参数。其次,采用拉丁超立方法构建桥梁-地震动样本对,根据地震易损性理论得到各构件的地震易损性曲线。然后,采用试算法确定备选Pair-Copula函数组合,根据最大似然估计法得到备选函数的参数,基于AIC与BIC信息准则筛选得到最优Pair-Copula函数。最后,通过分层迭代可得到D藤每棵树下的最优Pair-Copula函数,以此建立考虑构件非线性相关性的钢管混凝土拱桥系统地震易损评估模型。【结果】与拱肋、主梁、立柱和吊杆等单一构件的地震易损性相比,钢管混凝土拱桥的系统地震易损性明显更大,拱肋与主梁是影响系统地震易损性的关键构件,立柱与吊杆对系统地震易损性的影响相对较小;构件地震响应之间的相关性对拱桥的系统地震易损性影响显著,不考虑构件之间的相关性会显著高估拱桥系统地震易损性;D藤Copula法与蒙特卡罗法得到的系统地震易损性曲线吻合度较好,验证了D藤Copula法准确性;与蒙特卡罗法相比,D藤Copula法可避免大量抽样,显著提升了计算效率。【结论】D藤Copula法可有效考虑构件间的相关性,假定构件不相关,会显著高估拱桥系统地震易损性。
• Select
  桥梁工程

  斜拉桥可滑动钢锚箱滑动副选型

  张育智, 谭珂, 赵灿晖, 刘浪, 刘志文, 舒本安, 梁桓玮

  2025, 42(7): 163-169. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.017

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为获得一种适用于可滑动钢锚箱且摩擦系数小于0.1的滑动副,以减小斜拉桥索塔顺桥向混凝土塔壁的拉应力水平,实现不设置预应力而保证顺桥向混凝土塔壁不开裂的目的。【方法】利用压剪试验机对3种不同形式的备选滑动副开展了摩擦系数测试。3种备选滑动副的上副均采用镜面不锈钢,下副分别为高力黄铜(I型)、不锈钢(II型)和冷喷涂双组份石墨烯改性氟碳漆涂层钢板(III型)。试验考虑了对摩擦系数有影响的润滑剂类型、滑动副面压及涂层厚度这3种因素。【结果】当采用I型滑动副并以硅脂为润滑剂时,随滑动副面压的增大,摩擦系数先增大后稳定在0.09,以石墨为润滑剂时,随滑动副面压的增大,摩擦系数先减小后稳定在0.14;当采用II型滑动副并以硅脂为润滑剂时,随滑动副面压的增大,摩擦系数先增大后稳定在0.29,以石墨为润滑剂时,在滑动副面压不超过10 MPa时,摩擦系数稳定在0.33,面压增大至20 MPa时,摩擦系数迅速增大至0.46;当采用III型滑动副并以硅脂为润滑剂时,在滑动副面压为5 MPa的条件下,涂层厚度越大摩擦系数越小,涂层厚度为50 μm时,摩擦系数为0.12~0.16,涂层厚度加厚至100 μm时,摩擦系数降至0.04~0.06之间。【结论】综合考虑价格和摩擦系数,III型滑动副最适合作为钢锚箱的滑动副。
隧道工程
• Select
  隧道工程

  基于CRITIC组合赋权-正态云的山岭特长隧道洞口边坡失稳风险评价

  张航, 王星月, 吕能超

  2025, 42(7): 170-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.018

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】建立山岭特长隧道洞口边坡失稳风险评价模型,以有效预测洞口边坡失稳风险等级,提升风险评估的科学性和准确性。【方法】 提出了基于博弈论的CRITIC组合赋权-正态云评价模型。首先通过敏感性分析筛选关键影响因素,确定了由地形地貌、工程地质等多方面影响因素组成的评价指标体系。然后,分别使用优化的AHP法和CRITIC法计算指标的主客观权重,并基于博弈论对权重进行组合优化。最后采用正态云模型与模糊理论将专家打分结果与统计数据特性相结合,利用正向云发生器将定性指标转化为定量表达,构建标准云图以获取各指标的模糊隶属矩阵,通过多级模糊综合评判实现风险等级评估。结合云南省某公路项目特长隧道实际,对其洞口边坡失稳风险进行了施工前预评估。【结果】开挖工法、坡体结构、监控测量及岩体风化程度对洞口边坡失稳风险影响较大,洞口边坡失稳风险等级为Ⅱ级,属比较安全。该评估等级与模糊综合分析法、物元可拓法和风险矩阵法的对比验证结果一致,且与实际施工反馈相符,证明了该模型的有效性和适用性。【结论】模型兼顾决策者的主观意向和客观数据的潜在风险,量化定性指标,提高了指标权值及其隶属度的准确性,对隧道洞口边坡失稳风险等级判断及指导施工有一定的现实意义。
• Select
  隧道工程

  不同跨径大断面小净距公路隧道洞口施工方案优化

  肖鹏帅, 梁斌, 黄光友, 李文杰

  2025, 42(7): 183-190. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.019

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为提高不同跨径大断面小净距隧道洞口段施工的安全性与经济性,对不同的施工方案进行研究。研究不同跨径大断面小净距隧道洞口处合理的施工方案。【方法】以新疆乌尉高速公路上新光隧道为背景,通过有限元软件MIDAS GTS NX建立同跨径小净距隧道洞口段三维力学模型,研究了中隔壁法、双侧壁法和三台阶法3种施工方案下围岩稳定性。【结果】不同施工方案下地表沉降变化规律基本一致,左右洞地表沉降最大值均出现在右拱肩处,其中三台阶法对地表沉降的控制效果最差。随着开挖深度的增大,不同施工方案下右洞拱顶沉降值变化趋势大致相同,最终沉降量由大到小为三台阶法(23.12 mm)、双侧壁法(19.96 mm)、中隔壁法(17.49 mm),而且采用三台阶法施工时围岩应力释放率最快。3种开挖方法下围岩最大塑性应变由大到小为三台阶法(2.35×10^-2)、中隔壁法(6.29×10^-3)、双侧壁法(5.61×10^-3),且使用三台阶法时塑性区发生贯通。【结论】中隔壁法和双侧壁法均能较好地控制围岩稳定性,但双侧壁法施工缓慢,综合考虑围岩稳定性、施工成本、安全和工期等因素,最终选取中隔壁法进行施工,现场监测表明隧道拱顶日均沉降量为0.51 mm,满足要求,可为类似工程提供参考。
汽车工程
• Select
  汽车工程

  基于变论域模糊逻辑的智能客车稳定制动控制方法

  房熙博, 宁一高, 赵轩, 汤易

  2025, 42(7): 191-201. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.020

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为有效感知智能客车行驶前方障碍,及时进行制动避碰,并合理分配车辆左右两侧车轮制动力,提出一种基于变论域模糊逻辑的智能客车稳定制动控制方法。【方法】首先,设计一种智能客车多传感器配置方案,能够结合短距雷达和长距雷达的优势,通过多传感器协同有效感知远处及近处更大范围的碰撞风险。然后,引入最小安全距离并充分考虑主车与前方障碍的相对加速度,提出一种综合多因素的即碰时间计算模型,在提高即碰时间计算准确性的同时有效解决了制动过程中的车辆重复启停问题。最后,提出考虑智能客车横摆与侧倾稳定性的模糊制动控制器,采用伸缩因子对相关变量的论域进行调节,实现智能客车两侧制动力的变论域模糊分配,从而避免碰撞事故的发生并保持车辆动力学稳定。在此基础上,搭建PreScan,TruckSim,Matlab/Simulink联合仿真平台,分别在弯道和对开路面工况下对所提出方法进行仿真验证。【结果】测试车辆能够及时准确地感知碰撞风险并进行有效的制动避碰。相对于传统定论域模糊控制,在弯道制动工况下,质心侧偏角绝对值峰值减小45.08%;在对开路面工况下,质心侧偏角绝对值峰值减小85.31%,侧倾角绝对值峰值减小63.68%。【结论】所提出方法能够实现智能客车的有效制动避碰,并显著提高制动过程中的动力学稳定性。
• Select
  汽车工程

  融合机器学习与可解释算法的货车燃油效率预测

  杜凯, 史晴晴, 李乐天, 宋京妮, 肖梅, 陈丹

  2025, 42(7): 202-213. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.021

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】为了探究货车燃油效率的主要影响因素及因素间的交互作用,提高燃油效率预测的精度,基于WOA-XGBoost和SHAP方法,构建了一种可解释货车燃油效率预测模型。【方法】首先,根据燃油效率的定义重新划分样本并计算相关特征。其次,使用鲸鱼算法(WOA)和灰狼算法(GWO)对XGBoost的超参数进行寻优,根据评价指标对不同种群下的模型进行综合排序以找出2种算法下XGBoost的最优参数。随后,使用WOA-XGBoost,GWO-XGBoost,XGBoost,LightGBM,Random Forest和SVR这6种模型进行燃油效率预测并对模型的综合排序进行比较。最后,利用SHAP归因方法对综合排序最高的模型进行解释。【结果】综合排序最高的模型是WOA-XGBoost,其测试集的评价指标MSE,MAE,RMSE,R²值分别为0.251 2,0.145 7,0.501 2,0.968 0;巡航时间和平均速度是影响燃油效率的主要因素,平均SHAP值分别为1.62和0.86;巡航时间和平均速度为交互作用最大的特征,平均速度大于40 km/h时对燃油效率有正向影响,反之则有负向影响。【结论】本研究方法在燃油效率预测方面具有优越性,研究结果对优化驾驶行为具有一定指导意义。
• Select
  汽车工程

  考虑制动能量回收的动力电池健康状态

  石钟淼, 项薇, 何淑波

  2025, 42(7): 214-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.07.022

  摘要 ( ) PDF全文 ( ) HTML   可视化   收藏

  【目标】研究新能源公交车在实际使用中驾驶员减速行为对动力电池健康的影响,并提出一种融合制动能量回收特性的动力电池健康状态预估模型以提升电池健康状态预测精度。【方法】首先,基于公交车实时运行数据中的减速行为,分析新能源公交车动力电池的总电压、总电流、SOC等外特性参数在电池老化过程中的具体表现。然后,基于统计学分析公交车在运行过程中的回充电流与动力电池组单体差异性的关系,使用K-means聚类模型分析车辆运行过程中的车辆加减速度以及动力电池的总电压的变化情况,识别车辆运行中的加速时段、混合时段以及减速时段3种车辆行驶时段,并利用经验模态分解分析电池减速时段中总电压回升随动力电池老化的变化趋势。最后使用XGBoost模型预估动力电池健康状态。【结果】大回收电流更容易破坏电池组单体一致性,同时增加考虑制动能量回收特征对动力电池健康状态模型的估计精度提升了29%。【结论】将驾驶员的实际减速情况纳入到动力电池的健康状态估计模型,可有效提高SOH模型的预测精度。