2025年, 第42卷, 第9期　刊出日期：2025-09-05

  

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智能交通
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  山区高速公路弯道路段异质交通流特性研究

  钱勇生, 徐金元, 曾俊伟, 魏谞, 张富涛, 李信

  2025, 42(9): 1-11. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.001

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  【目标】 为更准确模拟山区高速公路弯道路段交通流特性,借助自动驾驶技术缓解弯道交通问题,建立考虑人工驾驶与自动驾驶混行的弯道路段双车道元胞自动机模型。【方法】 结合不同弯道条件对交通流的影响,通过弯道曲线半径和道路摩擦系数验证模型正确性;提出弯道缓和曲线的影响,分析不同比例缓和曲线对弯道交通流的作用程度,以此完善交通流仿真环境;在此基础上引入智能网联车辆混行场景,探究不同智能网联车渗透率对弯道交通流的影响。【结果】 不同缓和曲线比例对弯道交通流影响显著,当弯道缓和曲线、圆曲线、缓和曲线比例接近 1∶1∶1 时,弯道通行效果最佳;道路上出现智能网联车后,弯道交通拥堵情况逐渐改善,全为智能网联车时,车辆换道次数降至 0,且道路不再发生拥堵。此外,在弯道路段交通流中观察到独特的流量平台期现象,即一定密度条件下车辆长期稳定运行,流量保持固定值且不随密度变化。【结论】 所建立模型有效模拟了山区高速公路弯道路段交通流特性,明确了缓和曲线最优比例、智能网联车辆的积极作用。
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  多模态数据驱动的高速公路机电设备寿命预测

  朱亮伟, 周学军, 李晓琦, 张佳惠, 唐赛

  2025, 42(9): 12-26. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.002

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  【目标】 为了提升设备寿命预测的准确性和鲁棒性,为主动运维提供可靠支持,提出了一种多模态数据融合方法预测高速公路机电设备剩余使用寿命(RUL),并验证其在复杂环境下的有效性和稳定性。【方法】 首先,构建了覆盖瞬态电压电流、温湿度、维护记录和系统日志等多模态异构数据的SW-RUL-DATAS数据集;其次,对不同模态数据分别进行特征抽取,包括采用卷积方法提取环境数据特征,采用频域与时域方法提取电气信号特征,采用BERT提取文本语义特征;然后,采用自编码器进行特征融合和降维,获得高质量的特征统一表示;最后,将融合后的序列特征输入循环神经网络,并通过AutoML自动优化超参数,实现端到端的寿命预测。【结果】 在SW-RUL-DATAS的3个子数据集上的试验表明,所提出方法在均方误差和均方根误差上均显著优于Kaplan-Meier,ARIMA,CNN+GRU,CNN-LSTM等基线模型。在设备层面的验证中,模型能提前2~5 d准确预警摄像机、照明系统等设备的潜在故障,平均准确率和召回率较对比模型提升5%~15%。此外,数据敏感性试验结果显示瞬态电气特征、维护日志和环境数据均对预测性能有显著贡献,多模态融合是性能提升的关键。【结论】 提出的多模态融合预测框架能够充分整合多源异构数据,在高速公路机电设备寿命预测任务中展现了更高的准确性与鲁棒性。研究不仅验证了瞬态电气信号与维护日志在寿命预测中的重要作用,也证明了深度学习结合AutoML的有效性。该方法为高速公路机电设备的主动运维和预防性维护提供了可靠的数据支持与技术路径。
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  基于最大相关熵无迹卡尔曼滤波的车辆状态观测

  邵文平, 冯静安, 祁登亮, 张峰, 蔺元刚

  2025, 42(9): 27-36. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.003

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  【目标】 针对传统卡尔曼滤波算法在非高斯噪声条件下车辆状态估计存在的鲁棒性与精度不足问题,提出了一种基于最大相关熵准则的无迹卡尔曼滤波方法,该算法旨在有效抑制非高斯噪声影响,显著提升车辆横摆角速度、纵向速度和侧向速度等关键状态参数的估计可靠性与准确性。【方法】 首先,构建了非线性的三自由度车辆动力学模型,然后,在改进Dugoff轮胎模型的基础上,结合车载传感器采集的数据,设计了能够同时观测横摆角速度、纵向速度和侧向速度的状态观测器;最后,通过Simulink-CarSim 联合仿真试验平台,验证所提出算法在非高斯环境双移线和正弦波转向输入工况下的有效性。【结果】 在非高斯环境下,传统无迹卡尔曼滤波算法存在收敛性差、跟踪性能弱、跟随误差大的问题。相比之下,所提出算法能更好地抑制非高斯噪声,其收敛性和跟踪性能均得到显著提升。该算法能够有效且精确地估计车辆的横摆角速度、纵向速度、侧向速度等关键状态参数。【结论】 在非高斯噪声环境下,所提出算法展现出优越的鲁棒性,从而能够为实际车辆动力学控制系统提供更准确、更可靠的状态信息,进而有效提升车辆的主动安全性与行驶稳定性。
道路工程
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  磷石膏替代矿粉对沥青胶浆流变性能的影响

  欧力, 朱洪洲, 赵鸿铎, 苏春力, 牟馨睿

  2025, 42(9): 37-43. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.004

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  【目标】 基于磷石膏的物理化学特性,提出将其作为沥青混合料的替代性填料,以推动其在沥青路面中的应用。【方法】 将磷石膏以25%,50%,75%,100%的质量比例替代矿粉掺入沥青中,以制备沥青胶浆。通过频率扫描建立流变主曲线分析磷石膏沥青胶浆的黏弹性能;采用多重应力蠕变恢复试验评价磷石膏沥青胶浆蠕变恢复率、不可恢复柔量和应力敏感性;基于黏弹性连续损伤原理确定沥青胶浆的疲劳特性。【结果】 磷石膏沥青胶浆的复数模量大于石灰石粉沥青胶浆,且在低频区域最为明显,而相位角变化规律一致,且差距很小;磷石膏可以有效提高沥青胶浆的蠕变恢复率,并降低不可恢复柔量值;温度升高增加了沥青胶浆的应力敏感性;磷石膏替代矿粉制备的沥青胶浆疲劳寿命则有所降低。【结论】 磷石膏替代矿粉在沥青胶浆中展现出较优的流变特性,并兼具显著的经济性与环保效益,具备良好的应用潜力。
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  道路工程

  基于LSTM和PSO-LSTM的水泥稳定再生骨料强度预测模型

  肖庆一, 仇云强, 胡海学, 王文斌, 庞兴亮

  2025, 42(9): 44-52. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.005

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  【目标】 为更准确地预测水泥稳定再生骨料材料指定龄期无侧限抗压强度从而加速配合比设计过程,建立基于长短期记忆网络(LSTM)的水泥稳定再生骨料材料强度预测模型。【方法】 通过粒子群优化算法(PSO)对LSTM模型进行最佳参数的全局搜索。研究采用不同龄期、不同配比水泥稳定再生骨料材料无侧限抗压强度的试验数据作为数据集,以水泥剂量、含水率、再生骨料替代率、养护龄期等11个变量作为模型输入层,无侧限抗压强度作为输出层。引入评价指标对建立的LSTM和PSO-LSTM网络模型进行性能分析。将模型11个输入层划分为材料类影响和非材料类影响,同时引入相关系数,研究2类影响中各变量对无侧限抗压强度的相关性。【结果】 LSTM和PSO-LSTM网络模型精确度均达到98%以上,模型能准确预测水泥稳定再生骨料材料无侧限抗压强度。模型的MSE,RMSE,MAE,MAPE和R²结果表明PSO-LSTM模型具有更高的准确性、更小的误差率和更好的拟合效果。并根据模型预测结果,对不同配比水泥稳定再生骨料材料进行强度对比,得出最合适的水泥剂量、再生骨料替代率和骨架类型。【结论】 通过引入PSO,可以有效地提高LSTM模型预测水泥稳定再生骨料材料强度精度和准确性。
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  道路工程

  基于经验模态分解的锚固锚杆无损检测试验研究

  吴桐宇, 刘明维, 阿比尔的, 吴发友, 何加斌

  2025, 42(9): 53-64. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.006

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  【目标】 针对锚杆因锚固后加速度信号出现频散现象,使得缺陷回波与杆底反射信号模糊不清、难以识别的问题,提升应力波法在锚杆无损检测中的可靠性。【方法】 开展室内模型试验,对比分析了自由锚杆和锚固锚杆在应力波作用下的响应特征,发现自由锚杆无损检测结果可靠误差在3%以内,但锚固锚杆信号呈现显著频散特征,传统应力波法对其缺陷和杆底信号反射的识别能力不足。提出基于经验模态分解的锚杆信号处理方法:通过分解反射应力波信号为一系列具有不同特征尺度的本征模态函数,提取各阶本征模态函数的局部特征,并结合相对能量与相对容差等指标,来识别频散信号中的缺陷和杆底反射信号。【结果】 该方法能够识别出锚杆缺陷和底端位置,识别误差最大为1.05%;在重庆某边坡工程的现场应用中,成功解析到锚杆信号回波,检测长度与设计长度误差控制在7%以内,且未发现明显缺陷,结果与边坡稳定性表现一致。【结论】 提出的经验模态分解方法在锚杆质量检测的应用,其可行性和有效性已通过室内、现场试验初步验证,研究成果为锚固锚杆无损检测分析应用提供了新思路。
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  道路工程

  透水型级配碎石的空隙率对性能的影响

  许克健, 黄卫国, 徐书东, 喻胜, 李玉鹏

  2025, 42(9): 65-71. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.007

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  【目标】 目前,海绵城市建设的推进对透水铺装材料的性能提出了更高要求。因此,本研究旨在完善透水型级配碎石的级配设计方法,并探究空隙率对其路用性能的影响规律,为海绵城市透水铺装材料的设计与应用提供理论依据。【方法】 首先通过综合考量级配碎石的骨架间隙率与细料填充率,基于体积法开展透水型级配碎石的级配设计方法研究。随后,研究进一步制备了空隙率分别为14%,16%,18%,20%和22%的5组透水型级配碎石试件,测试并分析了不同空隙率试件的加州承载比值、变水头和常水头渗透性能,以及经历冻融循环后的级配碎石膨胀率变化和性能演变规律。【结果】 采用体积法能有效控制透水型级配碎石的体积参数;随空隙率增加,试件的CBR值呈线性下降趋势,渗透系数呈指数增长规律,而冻融循环作用对试件性能影响相对较小。【结论】 将透水型级配碎石空隙率控制在20%左右,可在保证足够强度的前提下,兼具良好渗透性与抗冻性,满足透水铺装材料的综合性能要求。
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  道路工程

  NaCl盐含量对固化海相黏土工程特性演变的影响

  安阳, 杨灿, 李玉彬, 袁林

  2025, 42(9): 72-83. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.008

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  【目标】 受沉积环境和地质活动的作用,原始海相黏土的含盐量水平具有明显的变异性,有必要探究含盐量对经深层搅拌技术处理的固化海相黏土工程性质发展的影响规律。【方法】 制备3 g/L(初始含盐量),10 g/L和20 g/L这3种NaCl盐含量固化海相黏土试样,对其在20 ℃温度下分别养护1,7,28,60和90 d后开展了单轴压缩试验、饱和导水率试验、监测试验、物理性质试验、压汞试验、X射线衍射分析和热重力分析试验。【结果】 得益于NaCl盐的加速效应,在相同养护时间下,NaCl盐含量越大,固化海相黏土的强度和模量越大,渗透性越小。高NaCl盐含量对固化海相黏土强度的提升效果随养护时间的延长变得更加明显,然而过多的盐分(20 g/L)所带来的进一步提升效果并不显著。高NaCl 含量能够加强固化海相黏土渗透性的改善效果,养护60 d后渗透系数便达到了10^-9数量级。但与强度相比,高NaCl含量对固化海相黏土模量和渗透性的改善效果有限。在现有研究范围(NaCl含量为3~20 g/L)内,与初始含盐量(3 g/L)相比,高NaCl盐含量(10 g/L和20 g/L)对固化海相黏土强度、模量和渗透性的演化和发展具有促进作用。【结论】 研究成果不仅可以为深层搅拌技术处理高含盐量海相黏土或者用海水制备灰浆提供技术支撑,而且能够为实际工程设计优化和施工提供参考。
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  道路工程

  交通工程防雪结构作用机理及影响因素分析

  李鹏翔, 白明洲, 高爱颖, 邱树茂

  2025, 42(9): 84-95. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.009

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  【目标】 交通工程沿线风吹雪灾害呈现"点多、面广、危害大"的特点,寒区修建和运营的交通工程在冬季往往受到风吹雪灾害的影响,研究分析交通工程区域防雪结构在风吹雪灾害中的作用机理及其影响因素。【方法】 基于自主研发可移动直流风洞设备,以现场实测风雪场特征参数为试验条件,模拟降雪过程开展风吹雪室外风洞试验,试验通过移动支架、风速传感器和基于RTK的摄影建模方法等装置对流场相关参数进行测量分析,研究了交通工程沿线防雪结构的作用机理及其影响因素。【结果】 研究结果表明,防雪结构可以直接阻碍雪粒运动导致积雪沉积,同时减弱流场的侵蚀性,改变雪粒运动轨迹,从而达到减缓风吹雪现象及其灾害发生的可能。试验中防雪结构孔隙率从0增加至75%时,防雪结构两侧雪量先增多后减少,防雪结构高度从2 m增加至5 m时,防雪结构作用范围内沉积雪量较无防雪结构从17.3%增加至58.1%,底部间隙在0.1~0.2 m时,防雪结构作用范围内的总沉积雪量达到最大值。【结论】 研究从风吹雪运动的动态平衡解释了积雪形成机理,流场作为风吹雪运动的动力源,其变化直接影响雪粒的运动状态,防雪结构通过改变流场分布,实现了对积雪的有效控制。
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  道路工程

  考虑开挖影响高山冻土区粗颗粒混合土边坡稳定性分析

  刘昕, 王勇, 陈建刚, 雷兵兵, 施全, 刘杰

  2025, 42(9): 96-107,129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.010

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  【目标】 选取典型高山多年粗粒冻土边坡为研究对象,研究道路工程建设中边坡开挖对粗颗粒混合土边坡稳定性的影响。【方法】 通过冻融作用下粗粒土三轴试验修正力学本构模型,建立基于经典冻土边坡水热耦合模型。在明确冻融循环作用以及粗颗粒含量对冻土边坡水热力场影响的基础上,探究考虑开挖影响下的冻土边坡稳定性。【结果】 首先,粗颗粒冻土边坡经冻融循环形成温度梯度,使得边坡表面下1.0~2.0 m的浅层土体特别是坡脚处形成水分富集带,导致边坡土体抗剪强度降低,引起整体坡面变形响应增长。土体强度参数在经过7次冻融过程后逐渐趋于稳定,使得安全系数降幅减缓。其次,边坡混合土粗颗粒含量增加可有效提升边坡的稳定性,粗颗粒含量由33%提升至48%时安全系数增幅达到37.81%。此外,开挖边坡后坡体与环境热接触面增大,使得坡面土体对环境温度的响应增强,水分富集区含水率相较边坡开挖前进一步增加,土体结构扰动明显,造成坡面融沉位移加剧,坡脚区域冻胀现象突出。因此,融化期边坡整体稳定性减弱,安全系数降幅达到54.13%,但开挖后坡度的降低和冰土的胶结作用有利于坡体稳定性恢复,冻结期安全系数增幅为6.61%。【结论】 研究结果有助于提升对高山冻土区道路边坡防护的理论与工程认知。
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  道路工程

  单向升温条件下粗粒硫酸盐渍土路基水盐迁移试验研究

  刘玉亮, 宋玲, 雷兵兵, 王勇, 王凯元, 刘杰

  2025, 42(9): 108-119. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.011

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  【目标】 以新疆喀什地区典型硫酸盐渍土为研究对象,探究单向升温条件下粗粒硫酸盐渍土路基水盐迁移特性。【方法】 结合当地实际施工情况与路面覆盖效应,开展室内水盐迁移模型试验,探究了单向升温条件下压实度、颗粒级配对水盐迁移特性的影响。【结果】 单向升温条件下,粗粒盐渍土随细颗粒含量增大, 土体温度随时间的变化速率减缓;相同级配下86%与90%压实度时,水分与盐分聚集高度相近,压实度为94%时,水分与盐分聚集高度显著增加,且压实度增大会抑制土体中的水分与盐分迁移的量,实际工程中压实度建议不超过90%;砾组颗粒较多时, 2 mm以下颗粒占比增大至60%,盐分的聚集高度增加显著,继续增大至70%,盐分积聚高度变化不大,但盐分浓度显著增加。实际工程中,可通过控制2 mm以下颗粒含量来控制盐分的迁移,其含量建议控制在50%以下。【结论】 研究结果可为新疆干热地区粗粒硫酸盐渍土路基结构设计及病害防治提供一定理论参考。
桥梁工程
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  桥梁工程

  太阳辐射下钢管混凝土拱桥拱肋温度效应

  李子奇, 吕翔峰, 王力, 路韡, 顾皓玮

  2025, 42(9): 120-129. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.012

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  【目标】 为了研究钢管混凝土拱桥在太阳辐射作用下拱肋截面温度分布规律,明晰日照辐射引起的钢管混凝土拱肋脱空效应,以甘肃省兰州市某下承式钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,开展钢管混凝土拱肋典型截面温度现场实测,研究钢管混凝土拱肋温度场分布特征及其温度梯度曲线。【方法】 采用ANSYS有限元软件模拟拱肋截面的温度场,计算界面脱空高度;考虑地理纬度和拱肋外表面太阳辐射吸收系数等因素,分析拱肋截面的温度场、脱空高度和竖向温度梯度曲线,并结合现行规范对温度梯度曲线进行对比分析。【结果】 拱肋截面温度由表及里呈明显的温度滞后现象;拱肋在低纬度地区更易出现由高温导致的脱空问题;使用红色涂料涂装时,钢管混凝土拱肋表面在日照作用下的最高温和最大脱空高度比使用深灰色涂装分别降低14.7%和23.9%,涂装浅色涂料对防止或减轻钢管混凝土拱肋脱空病害具有显著作用,建议大温差地区钢管混凝土拱肋采用浅色涂料进行涂装。【结论】 通过拱肋现场实测温度分析表明,现行规范中对竖向温度梯度曲线中的关键参数取值较实测均偏小,不利于指导大温差地区钢管混凝土桥梁结构设计。本研究为不同纬度地区和不同颜色涂装的温度梯度曲线计算提供了有效参考。
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  桥梁工程

  混杂纤维增韧轻骨料混凝土恒应力循环轴压试验

  李海礁, 肖东, 何雨, 宋立, 羡丽娜

  2025, 42(9): 130-138. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.013

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  【目标】 研究循环轴压下掺入钢-聚乙烯醇混杂纤维对轻骨料混凝土疲劳行为的影响规律。【方法】 首先制作单掺钢纤维、聚乙烯醇纤维及钢-聚乙烯醇混杂纤维等不同混凝土立方体试件;然后开展恒应力循环轴压试验,其中最小循环应力水平为抗压强度的0.1倍,最大循环应力水平设定3级,分别为抗压强度的0.75,0.80和0.90倍,分析不同应力水平下钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土疲劳裂缝发展、疲劳应力-应变曲线、疲劳寿命以及疲劳力学性能演化等规律。【结果】 循环轴压下不同纤维增韧轻骨料混凝土的疲劳应力应变曲线均呈显著"三阶段"特征:(1)初始蠕变阶段占整个疲劳寿命的5%~10%,持时较短,发展速度较快。(2)蠕变-疲劳耦合阶段占整个疲劳寿命的80%~90%,持时漫长,曲线增长速度缓慢。(3)疲劳破坏阶段占整个疲劳寿命的5%~10%,持时最短,发展速度陡升。随着循环加载的进行,混杂纤维的阻裂增韧作用呈现多阶段、多尺度、多层次、逐级发挥的特点。在缓解混凝土疲劳损伤方面,混杂纤维优于聚乙烯醇纤维,优于钢纤维。钢纤维混凝土耗能能力最强,但钢-聚乙烯醇混杂纤维混凝土在延性、韧性及抗疲劳变形能力方面表现最为突出,最大程度延长轻骨料混凝土疲劳寿命。【结论】 研究成果为低周往复荷载下纤维增韧轻骨料混凝土结构抗疲劳设计及疲劳损伤模型的建立提供试验支撑和理论铺垫。
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  桥梁工程

  基于奇异谱分析的车桥耦合桥梁损伤识别

  裴婷婷, 杨雪琴, 王涛, 陈健

  2025, 42(9): 139-149. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.014

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  【目标】 针对基于车桥耦合间接测量技术识别桥梁损伤的需求,发展一种操作简便、识别效率高且抗噪能力强的桥梁损伤快速定位方法。【方法】 提出一种基于车桥接触点响应奇异谱分析的损伤识别方法。具体步骤包括:首先采集检测车匀速行驶过桥时的车体响应信号,基于车桥耦合理论,利用数值计算方法(如Newmark-β法、中心差分法)反算获得车桥接触点响应;接着对车桥接触点响应时间序列进行奇异谱分析分解,依据分解所得特征值由大到小排列对应的重构成分(RC);然后分析桥梁动力特性,提取包含损伤信息的特定重构成分序列RC2,应用移动平均滤波器对RC2序列进行平滑处理以消除周期性干扰;最终通过分析平滑后的RC2序列曲线定位损伤。【结果】 理论推导与数值模拟表明,RC2序列曲线在损伤位置呈现明显突变特征,能准确定位单处或多处损伤。该方法对桥梁阻尼比、单元划分、行车速度(≤8 m/s)不敏感,在强环境噪声(SNR≥20 dB)下仍具良好鲁棒性。【结论】 所提出的基于车桥接触点响应奇异谱分析的方法,能够快速、准确地定位简支梁桥的损伤位置,识别效果明显,具有操作简便、识别效率高、抗噪能力强、对多种参数变化适应性强等显著优势。
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  桥梁工程

  桥梁转轮除湿系统的性能评价与优化分析

  吴兴应, 李鹏, 张啸晨, 段姣姣, 王晨光

  2025, 42(9): 150-157. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.015

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  【目标】 针对国内桥梁转轮除湿系统能耗高、结构设计不合理以及缺乏系统性性能评价与优化研究的问题,提出一种基于焓湿图分析的除湿能耗比的简化计算方法,并以提升该指标为目标对系统进行优化分析。【方法】 包括处理空气与再生空气的温度、湿度、流量等参数,结合湿空气处理过程的焓湿图关系,明确了除湿能耗比中关键变量即含湿量与焓值的计算方法,并建立了简化计算模型。【结果】 该桥转轮除湿机的实际除湿量为1.77~2.94 kg/h,除湿能耗比为0.54~1.00 kg/(kW·h);再生空气加热能耗显著影响系统效率,采用热回收或太阳能加热再生空气后可显著提升除湿能耗比。结合湿空气处理过程的焓湿图,计算得到再生空气的进气在获得回收热后,其温度提高2~16 ℃时,系统除湿能耗比的提升率为0.02~0.13;而再生空气的进气被太阳能等加热到50~120 ℃时,系统的除湿能耗比的提升率为0.29~4.82。【结论】 通过热回收与太阳能利用等方式可有效降低再生空气加热能耗,从而大幅提升系统能效;基于焓湿图建立的优化后计算方法可为桥梁转轮除湿系统的设计与改进提供理论依据。
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  桥梁工程

  蒸养T梁早期温度场试验与数值模拟

  徐爱敏, 何磊, 王东妹, 蔡煜梁, 王飞

  2025, 42(9): 158-167. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.016

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  【目标】 明确蒸养环境对预制混凝土T梁早期温度发展及力学性能的影响,为工业流水线生产中蒸养T梁的工艺优化与质量控制提供科学依据。【方法】 以30 m足尺T梁为研究对象,通过试验和数值模拟相结合的方式,探究蒸养T梁早期温度场变化、强度和弹模发展规律以及力学性能。【结果】 测试T梁端部截面芯部最高温度为68.5 ℃,跨中截面测点最高温度为65.1 ℃,二者温度峰值接近;蒸养结束后,受自身水化热影响,梁体温度会在短期内继续增加;蒸养过程中,实测T梁混凝土表面与芯部温差均呈现先增大后减小的变化趋势,实测最大温差为8.6 ℃,出现在蒸汽养护第4.5 h,出现位置为端部截面顶腹板交接处;通过子程序二次开发得到的有限元模拟结果与实测T梁温度时程曲线吻合较好,说明有限元计算模型能够较好地反映蒸养环境下混凝土T梁早期温度场。【结论】 采用研究所提蒸养方案,预制T梁最高温度、最大温差、梁体承载能力和变形均满足规范要求。蒸养结束后,混凝土强度和弹模能达到设计值的70%以上,满足初张拉要求。
隧道工程
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  隧道工程

  高地应力公路隧道应力场反演及岩爆预测

  姜山, 陈诺, 李健康, 李文杰, 梁斌

  2025, 42(9): 168-175. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.017

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  【目标】 针对大凉山地区隧道在高地应力情况下易产生岩爆灾害的问题,对工程区域初始应力场进行反演,并据此对施工期间岩爆风险进行准确预测和等级评价。【方法】 以四川大凉山2号隧道工程为依托,综合分析隧址区地质构造环境与实测围岩应力,并通过有限元软件MIDAS GTS NX建立三维模型,反演分析得到大凉山区域初始应力场,计算出隧道开挖后围岩二次应力,利用谷-陶判据对隧道埋深较大及反演应力较大地段进行岩爆预测。【结果】 大凉山2号隧道受川滇构造带影响最大主应力方向为北西西向,隧道地应力特征从大到小依次表现为最大水平主应力、岩体自重应力、最小水平主应力,主应力值随隧道埋深增加近线性增涨,最大水平主应力值为21.3 MPa,最小水平主应力值为4.6 MPa,侧压力系数范围在1.1~1.6;通过边界荷载调整法反演得到隧道应力云图,围岩应力在F3断层处得到相应的释放,断层与背斜核心交叉部位出现应力集中现象,反演地应力值与实测应力值随深度增加而增加,且变化规律基本相同,拟合度较高;受埋深与构造应力作用影响,掌子面后方拱脚处围岩应力值明显增强,最大主应力值高达49.7 MPa;针对大凉山地质条件并对比现有判据特点,谷-陶判据计算精准度更高,更适用于大凉山隧道。【结论】 本研究方法能有效提升高地应力隧道岩爆预警的准确性与可靠性,为施工期间风险防控提供了科学依据。通过谷-陶判据计算,部分里程段隧道处于高等或中等岩爆活动状态,在隧道施工中或公路设计时应采取针对性的防治措施。
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  隧道工程

  考虑界面影响的隧道爆破峰值振速预测模型

  邓祥辉, 胡子兆, 王靖媛, 王睿

  2025, 42(9): 176-182. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.018

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  【目标】 为提升隧道爆破过程中邻近建筑物振动响应预测的准确性,提出一种考虑介质界面效应的质点峰值振动速度计算模型。【方法】 基于爆破应力波在岩土体介质中传播与反射的物理机制,结合弹性波理论,考虑不同介质界面转换条件下入射角和反射角对应力波传播路径与幅值的影响,提出了爆破振动质点峰值振速理论公式。以宝鸡-汉中高速公路关林子隧道出口段为工程实例,通过现场监测点测试的爆破振速数据,对所建理论预测模型进行验证。【结果】 将监测断面5个监测点实测监测点峰值振动速度与理论预测值进行对比分析,测点理论预测值与实测值趋势基本一致,质点振速呈现出随爆源距离的增加而逐渐减小的趋势。从相对误差结果看,最小误差为3.83%,最大误差为13.97%,平均误差为8.21%,因此相对误差较小。【结论】 采用本研究提出的考虑界面影响的爆破振动质点峰值振速理论公式能够准确预测爆破振动对临近建筑物的影响,且与实测值的相对误差较小,表明考虑界面影响能较好反映爆破应力波在不同介质传播的规律,能较准确地预测质点振动速度。
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  隧道工程

  基于强度增效因子的脆性岩石动态损伤模型

  刘建龙, 贺佐跃, 李长辉, 李涛, 李海潮

  2025, 42(9): 183-194. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.019

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  【目标】 在地震或爆破动荷载作用下岩石等脆性材料的强度具有应变率依存性。为合理描述应变率对脆性岩石动态强度的影响,探明损伤机制,提出了一种基于强度增效因子的脆性岩石动态损伤模型。【方法】 首先,提出了强度增效因子的概念用于描述岩石动态强度在全应变率范围内的"S"形变化规律。然后,在此基础上,考虑应变率对岩石微元强度和损伤因子演变规律的影响,并基于修正Lemaitre应变等价假设,建立了考虑残余强度的岩石动态损伤模型,给出了模型参数的确定方法。最后,将模型计算结果与试验结果进行对比分析。【结果】 所提出的强度增效因子能够合理反映岩石动态强度随应变率的变化规律,尤其是考虑了岩石在极高应变率下的极限动态强度;引入强度增效因子的微元强度和损伤因子计算方法,能够反映加载速率的影响,并发现增大应变率会提高岩石的微元强度并减小其损伤速率,导致岩石的动态峰值强度明显上升。【结论】 所提出的岩石动态损伤模型能够合理描述不同加载速率条件下岩石应力-应变关系及其内在损伤机制,研究结果可为隧道等深部地下工程提供理论指导。
环境工程
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  环境工程

  公路交通运输温室气体自愿减排项目可行性决策模型及流程

  朱立伟, 周炜, 李枭, 柴华, 汤筠筠

  2025, 42(9): 195-202. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.020

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  【目标】 为促进公路交通运输业户积极参与温室气体自愿减排项目设计及交易,助力公路交通领域降低碳排放,对公路交通运输温室气体自愿减排项目可行性决策及交易流程进行研究。【方法】 基于温室气体自愿减排交易系统要素和特征,提出了以公路交通运输温室气体自愿减排项目行业基准收益率(R_s)、不考虑中国核证自愿减排量(CCER)收入时的项目内部收益率(R₁)和考虑CCER收入时的项目内部收益率(R₂)为主要指标的项目可行性决策模型。分析了公路交通运输温室气体自愿减排项目可行的内部收益率取值范围,研究了不同内部收益率与交易基准价格(P_ccer)的关系,给出了公路交通运输温室气体自愿减排项目核证减排量交易流程。【结果】 项目可行性判定应满足R₁小于R_s,且R₂不小于R_s。在交易预期价格(P_d),R_s和R₁不变时,P_ccer随R₂增加而降低,项目可行性越高,同样价格条件下项目越容易完成交易决策。在P_d,R_s,R₂不变时,P_ccer随R₁增加而降低,在R₂大于R_s的条件下,R₁越高,项目越容易完成交易决策。在P_d,R₁,R₂不变时,P_ccer随R_s的增加而增加,R_s越高,同样价格条件下项目越不容易完成交易决策。【结论】 通过项目可行性决策模型分析和交易流程,可为公路交通运输行业参与温室气体自愿减排项目设计及交易提供支撑。
运输经济
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  运输经济

  高速公路服务区开放式发展潜力评价

  尹志军, 张艳艳

  2025, 42(9): 203-212. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.021

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  【目标】 传统高速公路服务区功能单一,与区域经济联动不足,推动其从封闭运营转向开放式发展已成为行业共识。在此背景下,科学评价高速公路服务区的开放式发展潜力便成为因地制宜开发服务区的关键前提。【方法】 首先,基于对开放式服务区典型案例和相关文献的分析,从区位条件、社会经济、旅游资源和项目条件4个方面构建高速公路服务区开放式发展潜力评价指标体系。其次,采用熵权法计算各指标的权重值,通过TOPSIS法计算各服务区开放式发展潜力综合得分,再利用K均值聚类算法对评价结果进行整体性分类。最后,选取河北省内14条高速公路上流量较大、新建和资源丰富的84个服务区为研究对象,对它们的开放式发展潜力进行综合评价。【结果】 根据河北省内高速公路服务区的分布位置和发展特色,筛选出了15个试点服务区,按照"一区一特色"的原则,确定了15个服务区的发展主题。【结论】 高速公路服务区开放式发展不仅依赖交通基础,更与区域经济、旅游活力及文化底蕴紧密相关,河北省内发展潜力较大、各具特色和总体分布均衡的15个服务区可以作为优先发展的试点服务区。
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  运输经济

  考虑价格控制力的保鲜努力与合作社供应优化决策

  李晓辉, 梁傲男, 王淑云

  2025, 42(9): 213-222. https://doi.org/10.3969/j.issn.1002-0268.2025.09.022

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  【目标】 对商超价格控制力水平、保鲜努力水平和合作社供货量进行优化决策,以期为商超具有价格控制力的生鲜农产品供应链运作管理提供决策支撑。【方法】 针对生鲜农产品二级供应链,将批发价加成率视为商超价格控制力的函数,需求同时受随机市场潜力、价格和保鲜努力共同影响,构建商超主导的Stackelberg分散决策博弈模型和一体化决策的合作博弈模型。【结果】 商超主导的Stackelberg分散决策模式下,合作社供货量是商超价格控制力的减函数,商超保鲜努力水平和定价是控制力的增函数;商超的最优价格控制力水平、合作社最优供货量及合作社利润均与控制力系数负相关,商超保鲜努力水平、定价、利润及供应链利润则是控制力系数的增函数;商超价格控制力水平、定价、合作社供货量、合作社利润、商超利润、供应链利润均为保鲜努力敏感系数的增函数;在商超和合作社一体化决策模式下,合作社的供货量随着控制力的提升及价格控制力系数的增加而增加。通过灵敏度分析发现,一体化决策下商超价格控制力水平和定价低于分散决策,商超保鲜努力水平和合作社供货量高于分散决策,供应链利润大于分散决策;同时,考虑控制力对价格和成本的影响,当控制力系数、保鲜努力系数和单位缺货成本在一定范围内时,一体化决策可自动实现帕累托最优。【结论】 一体化决策在生鲜农产品供应链中更具优势,其商超价格控制力水平和定价更低,保鲜努力水平、合作社供货量及供应链利润更高;在一定条件下一体化决策可自动实现帕累托最优,为生鲜农产品供应链运作管理提供了有效参考。