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期刊信息/Journal information
公路交通科技
公路交通科技

陈国靖

月刊

1002-0268

gljtkj@vip.sina.com

010-62077751/9198转1031 62031106转813、

100088

北京市西土城路8号

公路交通科技/Journal Journal of Highway and Transportation Research and DevelopmentCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中央一级学术性期刊，由中华人民共和国交通部主管，交通部公路科学研究所主办，国内外公开发行。刊物主要刊登道路工程、桥梁工程、汽车运用与维修工程、汽车节能、筑路机械、交通工程、公路运输经济与管理、环境污染与防治等方面的科技成果与学术论文，以及设计施工、产品开发、科技信息等内容。
正式出版
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    基于路径概率的桥梁全寿命成本计算方法及例证

    王崇交姚昌荣赵思光徐川...
    101-108页
    查看更多>>摘要：为解决传统桥梁全寿命设计方法在工程实践中遇到的设计概念模糊、计算方法不明确及与相关规范脱节的不足,以提高公共安全与交通舒适度,降低建造和运营综合成本,提出了基于路径概率并与可靠度结合的混凝土桥梁全寿命成本计算方法.首先,在深入研究桥梁全寿命设计的基础上,依据调研所得桥梁管养投入实际数据,拟合了不同服役地区不同桥梁等级的检测成本计算公式,以及不同公路等级不同养修成本的养修成本取值区间,以此构建了桥梁全寿命成本计算基准.其次,以钢筋在氯离子侵蚀和碳化耦合作用下的锈胀开裂模型为基础,采用路径概率方法构建了桥梁全寿命养修概率模型.然后,通过蒙特卡洛法进行求解,并将养修方案、养修成本通过可靠度指标联系起来,结合规范中关于正常使用极限状态指标的相关规定,提出基于可靠度的全寿命成本计算方法.最后,采用所提方法计算了不同桥梁设计方案在设计使用寿命期内的养修概率,综合建造成本、检测成本和养修成本估算全寿命成本及其对应的可靠度.结果表明:不同可靠度指标的取值对设计方案的全寿命成本有显著影响,随着可靠度指标的提高不同设计方案的经济性均出现先上升后下降的趋势.因此,设计过程目标可靠度的取值不宜过大,可通过一个较低的可靠度指标,适当放宽耐久性设计准入,以允许桥梁在使用过程出现一定的耐久性问题,并通过后续养修进行矫正,这样对于全寿命成本而言,更具有经济性.

    桥梁工程全寿命成本计算方法路径概率模型全寿命设计方法全寿命成本分析可靠度

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    基于多目标优化的独柱墩直线梁桥抗倾覆加固

    徐亚峰付晓关波祝通华...
    109-118页
    查看更多>>摘要：针对倾覆风险较高的独柱墩直线连续梁桥,采用增设钢盖梁的方法对独柱墩进行加固,使独柱墩处的支承由原来的单支撑转变为三支撑,从而提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力.为在提高其横向倾覆稳定系数的同时,尽可能地减小独柱墩受到的偏心弯矩作用,构建了以独柱墩原支座尺寸和钢盖梁新增支座间距为设计变量、以横向倾覆稳定系数和偏心弯矩安全系数为目标函数的多目标优化模型,然后基于Python联合NSGA-Ⅱ遗传算法与Abaqus建立的参数化有限元模型,求解该多目标优化模型的Pareto最优解集,利用博弈论综合赋权法计算目标函数的权重,再采用TOPSIS法计算Pareto最优解集中解的亲密度系数,从而选出最佳的加固设计方案.研究结果表明:采用增设钢盖梁的加固方法能够有效提高独柱墩直线梁桥的抗倾覆能力,采用初始方案加固后独柱墩直线梁桥的倾覆稳定系数提高了 167%,满足规范要求;Python能将优化算法与Abaqus建立的桥梁有限元模型有效结合,得到分布均匀的Pareto最优解集;与未加固状态相比,优化后加固方案的倾覆稳定系数提高了 201%;与初始加固方案相比,最佳优化加固方案的倾覆稳定系数提高 37.25%,偏心弯矩安全系数提高 4.04%.

    桥梁工程抗倾覆加固设计NSGA-Ⅱ遗传算法独柱墩梁桥多目标优化

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    连续刚构梁拱组合桥日照温度效应分析

    闫磊惠启祥郭宏伟卓鸿杰...
    119-129页
    查看更多>>摘要：为了对连续刚构梁拱组合桥日照温度效应展开研究,依托陕西省铜川市某在建高墩大跨连续刚构梁拱组合桥,采用现场温度场实测数据、历史气象观测数据与有限元数值模拟相结合的方法,研究高墩大跨连续梁拱组合体系空间温度场及其温度效应.结果表明:通过开展依托工程空心薄壁混凝土高墩温度场现场试验测试,分析混凝土高墩温度分布随时间和空间的变化规律,可以看出混凝土高墩在 1 d中内外表面温度测点的温差可达到 11.9℃,这说明温度分布沿桥墩壁厚方向的差异显著,为高墩日照温度场数值模型验证提供了试验基础;对比有限元模拟结果与现场实测数据表明,大部分代表性观测点位的温度有限元计算值与温度实测值吻合程度较好,验证了数值模型及气象参数取值的合理性;关键施工阶段温度效应分析表明,主梁合龙口相对高差值随着结构整体升降温变化呈线性变化;在考虑不同主墩温度梯度的情况下,主梁的挠度曲线形式和挠度值与现行桥梁规范中仅考虑主梁温度梯度效应相比均发生了较大变化;当拱肋合龙温差在 10℃以内时,可以忽略其对结构内力和线形的影响.

    桥梁工程梁拱组合结构数值模拟温度场温度梯度温度效应

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    ERE铺装钢桥面板疲劳扩展与疲劳寿命研究

    王奎吴文明卢超何蕾...
    130-137页
    查看更多>>摘要：为研究ERE铺装对正交异性钢桥面板U肋与顶板焊接处疲劳细节的影响,针对某悬索桥实际的正交异性钢桥面板构造细节,利用等效结构应力理论研究其疲劳性能,并利用线弹性断裂力学理论进一步分析其疲劳裂纹扩展行为.首先,采用Abaqus软件分别建立原铺装和ERE铺装的正交异性钢桥面板节段有限元模型,基于等效结构应力法分析其疲劳细节疲劳性能以及在不同荷载位置下的等效结构应力;随后在此基础上运用FRANC.3D与Abaqus软件建立具有相同等效结构应力幅的三维顶板-U肋构造细节等效模型,并植入裂纹,对其结构局部模型的裂纹扩展性能进行对比分析.结果表明:该桥某跨跨中截面开裂模式以C.3 开裂模式为主导,通过等效结构应力计算得疲劳寿命最短为 427.1 万次;对于采用ERE铺装加固后C.1,C.2 裂纹开裂模式,在相同的裂纹扩展深度上,其应力强度因子都有着不同程度的降低,其平均寿命增加幅度为138.22%;当裂纹深度大于2 mm时原铺装结构C.3 开裂模式的裂纹应力强度因子迅速增加,而采用ERE铺装加固后其应力强度因子幅值均低于原铺装结构且数值较为稳定,其平均寿命增加幅度为99.26%;ERE铺装加固后裂纹扩展寿命提升在75.13%～163.51%,平均增加幅度为125.23%.通过疲劳裂纹扩展寿命对比,可以认为ERE铺装能有效降低裂纹处的等效应力强度因子幅值,抑制裂纹的增长速率,从而提高构件的疲劳寿命.

    桥梁工程疲劳性能等效结构应力应力强度因子正交异性钢桥面板ERE铺装

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    基于机器学习的砂浆流变特性预测

    蔡锦程许子彦董振勇徐荣桥...
    138-147页
    查看更多>>摘要：砂浆流变性除了与混合料成分特性和配合比设计相关外,还随胶凝材料混合时间的长短而发生改变.为研究上述因素对砂浆流变性能的影响,采用流变仪获得 4 个不同时段、30 种不同配合比下砂浆的塑性黏度与屈服应力,并对得到的 120 组流变性能数据进行数据清洗等处理分析工作.接着通过支持向量回归、K-邻近回归和随机森林回归 3 种机器学习算法,以水泥含量、机制砂、粉煤灰、石灰石矿粉、减水剂、水、砂浆混合后时间、水灰比、骨胶比以及水胶比等参数作为自变量,塑性黏度与屈服应力作为因变量,对砂浆的流动性能进行学习预测.最终结果是支持向量回归算法对砂浆的塑性黏度与屈服应力预测准确率最高,预测结果的平均绝对误差、均方根误差、平均绝对百分比误差以及决定系数均优于其他模型,拥有更好的泛化能力,在预测领域中具有良好的适用性.通过时间效应分析,得到了不同组分对水泥砂浆流变性能的重要系数,其中减水剂、水泥、砂、水对于砂浆的流变性能影响比较显著.最后使用支持向量回归对具有较大特征重要性的变量(水泥、机制砂以及减水剂)进行单一特征分析,通过改变单一变量得到了该变量对砂浆流变性能的影响曲线.

    桥梁工程流变性能机器学习砂浆时间预测分析

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    堆载作用下桥梁桩基偏移及处治分析

    严新江张华杰谢柯
    148-155,198页
    查看更多>>摘要：针对桥梁桩基偏移问题,以一座受非对称堆载影响的公路桥梁为例,对桩基础偏移和偏移成因进行分析.通过建立有限元模型,分析该公路桥梁桩基础受堆载影响前、堆载影响后、堆载高度、卸载纠偏处治后等多个工况下的力学特性.根据现场桥梁上下部检测情况、土体处治监控情况和有限元数值分析,结果表明:非对称堆载是桩基础产生偏移的主要原因,桥梁周边的非对称堆载对桩基础周边的土体产生一定的扰动,使土体对桩基础产生水平的推力,从而引起桩基础的偏移.对堆载土体进行卸载直至土体变形趋于稳定,可在一定程度上改善既有桩基础的受力状态,起到一定的纠偏作用.通过增设反力锚直接作用外力于桥墩结构,控制纠偏方向,来提供对桥梁桩基的纠偏力,并在桩基顺桥向和横桥向布置应力释放孔,有效释放土体侧向挤压应力,减小土体侧向变形对桩基的影响.同时对偏移的桩基础,采用在原桩基础位置两侧进行对称性群桩加固后,桩基础的横桥向位移、弯矩和轴力大幅度降低,纠偏作用效果明显,使桥墩恢复到正常使用状态.以实际桥梁工程为例,对受非对称堆载影响的桩基础采用钻孔卸压、开挖卸载、桥梁横向加强、桥墩纵向复位和加桩加固等综合纠偏方案,结果表明纠偏方案效果良好.

    桥梁工程偏移处治有限元分析桩基础桩基偏移非对称堆载

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    钻爆法公路隧道防排水技术发展综述

    晏长根欧运起李富春尹培杰...
    156-164页
    查看更多>>摘要：为研究钻爆法公路隧道防排水技术的发展趋势和未来方向,系统梳理了防排水技术的发展历程、技术要求、设计施工和维护技术等内容,并对需要关注的问题及下一步发展方向进行展望.结果表明:按照隧道建设的技术发展水平,防排水技术可划分为圬工时代和后混凝土时代,已实现原则指导、设计优化、材料革新、施工控制、标准保障及运营维护的基本构架;中国在新修订的规范中增补了隧道渗漏水量化标准,使防水等级规定更具客观性、科学性;从防排水系统构造形式的对比情况看,控制排水型隧道能兼顾隧道衬砌水压力和维护隧道区生态平衡等多方面需求;钻爆法隧道防排水技术虽然增加了一些可维护性设计,但仍以功能性设计为主,且现有技术难以满足防排水系统的维护需求.应当注意:防排水技术是一个系统性问题,需要建立基于全寿命周期的建管养一体化防排水体系,并对防排水系统选型和控制型防排水技术进行系统性研究,通过对全寿命周期内隧道排水的环境影响进行分析评价,确定合理的防排水构造型式;另外,需加强防排水系统优化及新工艺研究,加快新型防排水材料的开发;同时要加强维护技术研究,尤其是可维护性技术和修复性技术研究.

    隧道工程防排水技术综述防排水系统构造形式维护技术

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    大断面小净距隧道爆破施工合理间距及减振措施

    林豪郭洪雨兰庆男王泽樑...
    165-172页
    查看更多>>摘要：小净距隧道在爆破施工过程中存在多次扰动问题,一方面隧道周边岩土体在多次爆破扰动下发生劣化,降低围岩承载能力,另一方面爆破振动会直接对既有隧道结构产生不同程度的影响甚至损坏,如衬砌结构开裂、剥落等.因此,合理设计隧道间距以及采取必要的减振措施对于提升隧道整体安全性能以及延长隧道服役性能至关重要.为研究不同围岩级别下隧道的合理间距,以义东高速西甑山公路隧道小净距段为工程依托,采用ANSYS LS-DYNA有限元动力分析程序建立小净距隧道爆破施工三维数值模型,重点研究Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩后行洞爆破施工下相邻先行洞振动响应规律,建立围岩级别、振速以及隧道间距内在关系式,结合衬砌结构振速限值划分合理间距,并探究减振孔在小净距隧道爆破施工中的应用,现场选取试验段开展先行洞振动监测并评价降振效果.研究表明:先行洞迎爆侧边墙位置振速值最大,以此为基础划分Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ级围岩下隧道合理间距分别为 5.8,8.2,11.1 m,当间距小于该值时应加强监测并采取相应减振、加固措施;后行洞设置减振孔后,振速计算值、监测值相比未设置的减振率分别提高 18.7%,32.6%,二者相差不大表明减振孔降振效果明显;实际监测振速最大值为 3.49 cm/s,远小于 7 cm/s的限值,先行洞二次衬砌振速值满足安全控制要求.

    隧道工程合理间距ANSYSLS-DYNA动力分析结构爆破振速现场监测

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    常规公交运营脆弱性评价及发车优化研究

    胡立伟武加宝赵雪亭杨志莹...
    173-181页
    查看更多>>摘要：针对常规公交在城市公共交通中的分担率逐年下降状况,综合考量乘客的出行感知和公交运营成本,为量化常规公交运营线路的脆弱性并提高服务质量,提出了常规公交运营脆弱性评价方法及其基于脆弱性评价的的公交发车间隔优化.首先,采用文献萃取法从人为活动、运营组织管理、环境状态和车辆状态 4 个方面萃取得到 15 个脆弱因子,基于概念格加权群组改进的结构解释模型对初始评分结果进行统计筛选得到脆弱因子间的影响程度关系,通过对脆弱因子的暴露性、敏感性和适应性 3 个特征进行等级划分,以取交集的方法得到车内拥挤度和候车时长 2 个关键脆弱因子.其次,从不同客流时段的乘客感知与心理变化特征角度出发,对车内拥挤度的等级划分和候车时长正态分布曲线进行分析,确定拥挤度的临界划分和以 85%乘客的候车容忍时间作为容忍阈值.进一步,基于关键脆弱因子及其容忍阈值构建高峰、次高峰和平峰时段以发车间隔时间为变量的运营公司成本和乘客成本函数模型,并采用遗传算法进行求解.最后,结合昆明市 23 路公交线路进行算例分析.结果表明:优化后的运营线路高峰时段的暴露度、敏感度和适应度分别降低 39.10%,26.75%,35.74%,脆弱度降低了 33.88%,优化效果最好,次高峰居中,平峰较差.总体分析来看,评价模型和优化方法具有较好的实用性,提升了乘客出行感知服务水平并降低了运营成本.

    智能交通脆弱性评价改进ISM常规公交运营发车间隔优化遗传算法

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    考虑出行阻抗的城市群综合客运网络可达性

    李成兵吴鹏李云飞
    182-189页
    查看更多>>摘要：为阐明城市群综合客运交通网络的多层空间结构并丰富网络的功能属性,以耦合这一全新视角提出考虑城市交通换乘的城市群综合客运网络模型,并从出行费用与出行时间出发分析节点与网络的可达性.首先,基于复杂网络理论Space-P建模方法,将城市群中的客运站点抽象为网络中的节点并进行编号,以票价与出行时间标定边权,分别构建公路客运子网、铁路客运子网.其次,划设城市群中的各城市中心城区为独立的交通小区,将有城市公共交通、步行等换乘方式连接的节点间添加耦合边,构建耦合子网.再次,将两类客运子网通过耦合子网组合叠加为综合网络,改进传统网络效率指标,构建加权的阻抗效率指标评估节点与网络的阻抗可达性.最后,以成渝城市群为实例研究,构建成渝城市群综合客运网络并分析公路、铁路、综合网络的阻抗可达性.结果表明:多个节点的耦合使得这些节点的阻抗可达性较好,因此在研究城市群综合客运交通网络时,城市交通换乘是不可忽略的因素;综合网络的阻抗可达性相较于公路子网、铁路子网分别提升了 83.4%,28.5%,公路与铁路客运子网的耦合提高了城市群客运交通网络的阻抗可达性;推进站点间、多种运输方式间的耦合协调,继而构建更加便捷顺畅的城市群综合客运交通网络,是降低旅客的出行成本的重要途径.

    智能交通交通可达性复杂网络城市群多模式交通网络出行阻抗

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