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期刊信息/Journal information
交通运输工程学报
交通运输工程学报

陈荫三

双月刊

1671-1637

jygc@chd.edu.cn

029-82334388

710064

西安市南二环路中段

交通运输工程学报/Journal Journal of Traffic and Transportation EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
正式出版
收录年代

    桥梁长寿命设计理论综述

    刘永健刘江周绪红王壮...
    1-24页
    查看更多>>摘要：为促进桥梁长寿命设计理论的发展,从桥梁服役寿命及其影响机理出发,总结了现有桥梁长寿命设计的研究现状和面临的主要问题,探讨了未来研究重点和方向.研究结果表明:现行各国规范根据桥梁重要性及其所在公路等级进行桥梁设计寿命的规定,多采用变寿命的设计思路,赋予不同功能、重要程度、更换难度的桥梁构、部件不同的设计寿命;桥梁的寿命取决于其在真实服役环境下的长期性能,包含环境侵蚀作用下的耐久性能、反复荷载作用下的疲劳性能和持续荷载作用下的徐变性能,受服役环境、养护干预和施工过程的影响显著;新建桥梁长寿命技术主要从设计方法和高性能材料展开研究,现有服役寿命和耐久性设计方法主要围绕环境作用、劣化机理、材料性能、施工控制和检查管理等方面,达到了"看似满足"的设计目标,尚未能实现概率水平提升和设计寿命量化,全寿命设计则还停留在理念层面,UHPC、耐候钢、FRP等高性能材料的应用是提升桥梁设计寿命的有效方式;未来应以"明确结构定位,完善性能指标体系,优化结构初始状态,改善服役微环境,控制劣化传递路径"为长寿命设计的基本框架,围绕桥梁结构的长寿基因识别与调控、桥梁微环境全寿命周期演化规律、桥梁服役寿命的全概率量化设计方法等基础理论开展研究,以建立系统的桥梁长寿命设计理论体系.

    桥梁工程长寿命环境作用设计方法高性能材料

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    在役水泥路面劣化行为与延寿技术综述

    李盛张海涛孙煜刘雅儒...
    25-47页
    查看更多>>摘要：为提升在役水泥路面的耐久性与服役寿命,围绕国内外水泥路面延寿修复技术研究现状,梳理了水泥路面结构的力学响应和疲劳损伤演化行为,分析了水泥路面主要病害形成机理、劣化行为和特征,总结了不同劣化行为控制技术的研究进展;基于充分利用旧水泥路面板剩余承载力的思想和旧水泥路面延寿加铺结构力学行为研究,提出了严酷环境下分离式加铺连续配筋混凝土(CRC)面板的典型加铺结构,总结了水泥路面结构服役行为的智能感知技术.研究结果表明:建立准确反映水泥路面服役行为的力学模型可为其合理设计和寿命精准预测提供科学的理论依据;在水泥路面破坏形成初期及时对其技术状况进行评价并修复,可在一定程度上延长其使用寿命;接缝传荷能力和板底脱空是影响水泥路面耐久性的显著因素,在旧水泥路面修复过程中应重点关注;旧水泥路面加铺沥青混凝土和水泥混凝土是其延寿的有效措施,从全寿命周期来看,重载交通在役水泥路面加铺CRC面板是其延寿的有效技术手段;未来应建立考虑在役水泥路面劣化行为、剩余强度等的寿命预估理论,开发高性能、易兼容和绿色环保的水泥路面延寿修复材料,借助服役性能多源异构大数据的感知与处理技术,完善在役水泥路面加铺结构设计的理论技术与行业规范,全面提升在役水泥路面的服役水平和使用寿命.

    路面工程水泥路面劣化行为延寿技术路面加铺耐久性

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    乳化沥青冷再生混合料强度提升措施研究进展

    汪海年焦虎徐宁陈玉...
    48-68页
    查看更多>>摘要：分析了乳化沥青冷再生混合料的强度形成过程与构成机理,从外掺剂添加、结合料优化、设计方法和施工工艺改进以及再生沥青混合料回收料(RAP)预处理4个方面总结了乳化沥青冷再生沥青混合料强度的提升措施,分析对比了各种措施的提升机理和改善效果;根据各种措施存在的问题及特点,提出了相应的应用建议,并展望了未来的研究方向.研究结果表明:添加外掺剂来增强强度的研究相对较多,其次是优化结合料,改善混合料设计方法和施工工艺以及RAP预处理的研究较少,但这几个方面对于混合料强度的增加均有广阔的应用前景;外掺剂中,水泥最为常用,研究也最为系统,其增强效果要优于石灰,但掺量过高会导致低温抗裂性不足;火山灰质材料同样存在此问题,且杂质较多;纤维改善效果较为均衡,但受种类、掺量、添加顺序等因素影响;再生剂能够提高耐久性,但对早期强度不利;关于结合料,乳化沥青的慢裂性质有助于整体强度,高黏快凝有利于早期强度,掺量应适中,推荐3.5％～4.0％;改性乳化沥青应根据具体气候环境条件进行选择;改善混合料设计方法和施工工艺主要是从级配、含水率、结构层厚度、拌和顺序、压实养护方法等方面进行,强度增强效果相对较小,可作为附加改善条件;使用大掺量RAP的趋势使得RAP预处理技术变得更为重要,目前主要集中于降低结团率、级配分档、严控RAP储存条件和RAP表面化学改性4个方面.未来的研究应从以下几个方面进行:进一步明确火山灰质材料与乳化沥青之前的相互作用机理,以确定最佳掺量及剔除其中的杂质;探索不同外掺剂以及不同改性剂在提高混合料强度方面的复配应用;根据强度构成机理,探究多个提升措施的改善效果,以得到一个均衡的强度提升措施体系;重点关注RAP的预处理手段,探索RAP表面物理特性预处理对乳化沥青冷再生混合料强度的增强机理及效果.

    道路工程乳化沥青冷再生混合料强度提升措施RAP预处理表面物理特性早期强度耐久性

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    长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型

    王春生张静雯谭晨欣段兰...
    69-81页
    查看更多>>摘要：基于桥梁全寿命周期成本分析理论,系统归纳了长寿命耐候钢桥各阶段成本组成特点,明确了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估内容与特征参数,给出了长寿命耐候钢桥成本计算基本假设;从免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异出发,对比分析了 2种钢桥建设阶段、运营阶段成本计算方法,建立了长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型;以中国3座长寿命免涂装耐候钢组合梁桥为例,计算了长寿命耐候钢桥全寿命周期各阶段成本,明确了涂装、维护方案对长寿命耐候钢桥全寿命周期成本经济性的参数化影响,分析了长寿命免涂装耐候钢桥全寿命周期成本经济性优势.研究结果表明:免涂装耐候钢桥与涂装钢桥成本差异主要体现在钢材与焊接材料价格、锈层检测成本、涂装维护成本与由此产生的环境及用户成本;与4种涂装钢桥相比,免涂装耐候钢桥全寿命周期成本减少11％～21％,在全寿命周期具有显著的经济性优势;水洗周期对成本具有显著影响,水洗周期从每6年1次增加到每年1次时,增加成本占全寿命周期成本差比的5％～11％;当免涂装耐候钢桥涂装面积达70％左右时,其全寿命周期成本大于涂装钢桥.长寿命耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型可为桥梁方案设计与技术经济性比选提供依据,从而促进长寿命耐候钢桥的推广应用.

    桥梁工程长寿命免涂装耐候钢桥全寿命周期经济性评估模型参数化分析

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    带钢底板UHPC梁抗剪承载力计算方法

    晏班夫刘千王凯涂兵...
    82-93页
    查看更多>>摘要：为研究带钢底板的超高性能混凝土(UHPC)梁的抗剪性能和抗剪承载力计算方法,采用试验研究与理论分析的方法,设计制作了 7片试验梁开展抗剪试验,试验参数包括接缝配置、纵向腹筋设置和剪跨比;结合极限平衡理论和分项线性叠加思想,建立了考虑箍筋、钢纤维、UHPC基体及钢板抗剪贡献的带钢底板UHPC梁抗剪承载力计算建议公式,并与法国规范计算公式进行比较.试验结果表明:接缝梁的破坏形态均为接缝处错位的剪切破坏,主裂缝沿靠近跨中的接缝一侧斜向发展,而完整梁的破坏形态与剪跨比有关,随着剪跨比的增加从剪压破坏向弯剪破坏转变;接缝的存在会降低带钢底板UHPC梁的抗剪承载力,且随剪跨比的增大而减小,设置纵向腹筋则可有效提高其抗剪承载力与变形能力;采用本文提出的计算方法的抗剪承载力计算值与试验值的平均比值为0.91,变异系数为0.16,采用法国规范抗剪承载力计算方法的抗剪承载力计算值与试验值的平均比值为1.08,变异系数为0.29,因此本文提出的计算方法离散性较小,可适用于带钢底板UHPC梁的抗剪承载力计算.

    桥梁工程UHPC梁抗剪承载力理论分析钢底板湿接缝

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    矩形截面型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力

    林上顺暨邦冲刘君平林建凡...
    94-109页
    查看更多>>摘要：为研究矩形截面型钢超高性能混凝土(SRUHPC)梁的抗弯特性,制作了 4根配筋率为0.8％～1.1％,含钢率为8.7％～15.6％,内置型钢分别为一字型、倒T型与H型的矩形截面SRUHPC梁试件,开展了抗弯极限承载力试验,分析了矩形截面SRUHPC梁试件的损伤机理和破坏模式;基于试验结果与理论推导,提出了矩形截面SRUHPC梁抗弯承载力计算方法,计算了21根矩形截面SRUHPC梁试件和111个有限元计算模型的抗弯承载力,并将计算结果与试验值和有限元计算值进行了对比.分析结果表明:矩形截面SRUHPC梁试件的破坏模式均为适筋受弯破坏,即型钢与受拉纵筋先后屈服,随后受压区UHPC被压碎,且型钢与UHPC可较好地共同工作至试件破坏;内置倒T型钢试件和H型钢试件的承载力和刚度高于内置一字型钢试件,且抗裂性能更好;与其他试件相比,内置H型钢试件中纵筋、UHPC与型钢在相同荷载作用下的应变及其发展速度均较小,因此,在矩形截面SRUHPC梁内的型钢中设置上、下翼缘有助于提高组合梁的抗弯性能;采用提出方法得到的计算结果与试验值和有限元计算值的比值均值分别为0.972和1.035,方差分别为0.009和0.002,研究结果可为矩形截面SRUHPC梁在实际工程中的推广应用和规范、规程的制定提供理论支撑.

    桥梁工程型钢超高性能混凝土梁抗弯承载力试验计算方法刚度抗裂性能

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    高速铁路桥上设计震致轨道几何不平顺等效方法

    余建周旺保蒋丽忠冯玉林...
    110-123页
    查看更多>>摘要：为解决考虑结构随机的设计震致轨道几何不平顺等效问题,建立了高速铁路轨道-桥梁系统的数值仿真模型,基于短时傅里叶变换和假设检验原理构造了设计震致轨道几何不平顺,建立了设计震致轨道几何不平顺的等效拟合模型和等效幅值反应谱,提出了考虑结构随机的等效幅值反应谱修正方法,结合震后实测轨道几何不平顺对设计震致轨道几何不平顺等效方法的合理性展开了评价.分析结果表明:在不同墩高条件下,采用正弦函数和一次函数的组合作为等效拟合模型可将设计震致轨道几何不平顺的拟合误差控制在10％以内;在设防地震和罕遇地震作用下,当修正系数分别取为3.0和1.5时,等效拟合模型与修正系数相乘得到的修正拟合模型可以满足随机结构的适用性需求;地震前后实测轨道几何不平顺形状和幅值均无明显差异,对应的横向车体加速度幅值误差小于5％,当地震强度较小时列车可正常运行,无需大幅度减速;与震后实测轨道几何不平顺相比,设计震致轨道几何不平顺使横向车体加速度幅值提升了近50％,基于设计震致轨道几何不平顺计算得到的震后行车速度阈值具有合理安全余量;建立的高速铁路桥上设计震致轨道几何不平顺等效方法可为高速铁路震后行车速度阈值确定与基于震后行车性能的抗震设计提供快速准确的手算方法.

    桥梁工程高速铁路震后速度阈值轨道不平顺结构随机地震损伤行车安全

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    薄直中隔墙连拱隧道钢带加固措施抗震效果

    王明年李泽星唐浪洲于丽...
    124-138页
    查看更多>>摘要：以宁巧隧道工程为研究对象,基于地震易损性分析方法,在FLAC3D中建立了三维动力时程数值计算模型;通过Python语言进行二次开发,实现了易损性分析中增量动力分析方法的全流程自动化计算;给出了薄直中隔墙连拱隧道结构在有无钢带加固措施、2种地震波入射方向(水平与竖直方向)、2种围岩级别(Ⅳ与Ⅴ级)共8种不同因素组合下的易损性曲线,得到了结构在隧址区抗震设防烈度下的损伤概率;通过对比分析损伤概率评价了钢带加固措施的抗震效果及规律;通过大型振动台试验,对比相似模型结构在有无抗震措施下的破坏形态和损伤程度,验证了钢带加固措施的实际作用效果.研究结果表明:无论何种因素组合,钢带加固措施均能有效减小结构在不同损伤状态下的损伤概率,作用效果受围岩级别影响较大,受地震波入射方向影响较小;Ⅴ级围岩条件下,其轻微、中度、重度损伤状态下的损伤概率在地震波水平方向入射时分别减小了 51.94％、41.29％、29.63％,在竖直方向入射时分别减小了 55.68％、48.32％、35.29％;Ⅳ级围岩条件下,其轻微、中度、重度损伤状态下的损伤概率在地震波水平方向入射时分别减小了 16.45％、11.19％、7.11％,在竖直方向入射时分别减小了 12.23％、9.45％、7.49％;振动台试验中,使用钢带加固后的相似模型在最不利因素组合条件下的损伤程度明显低于无抗震措施结构;钢带加固措施能通过提高结构整体承载能力,有效地减少病害数量,降低结构损伤程度,提高结构抗震性能.

    隧道工程连拱隧道抗震措施易损性分析振动台试验损伤概率钢带

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    考虑砂浆随机分布的多孔沥青混合料黏附/黏聚失效行为

    王晓威张一鸣王兴威任家兴...
    139-153页
    查看更多>>摘要：为获得更加真实的多孔沥青混合料(PAC)黏附/黏聚失效行为,提出了一种考虑砂浆随机分布的细观有限元建模方法;基于X射线CT扫描和图像处理技术量化了 PAC的真实细观结构和砂浆分布,研究了砂浆的随机分布特性;通过可精确控制砂浆厚度的拉拔试验评价了不同厚度砂浆的黏附/黏聚性能,确定了不同厚度砂浆对应的内聚力模型参数;在砂浆-集料边界和砂浆内部嵌入零厚度内聚力单元,并基于PAC内不同区域的砂浆厚度赋予该区域内聚力单元相应的模型参数,最终构建了考虑砂浆随机分布的细观有限元模型(模型A),研究了 PAC黏附/黏聚失效行为的细观演化过程.研究结果表明:推荐将试件分割为36份用于表征砂浆的随机分布特性,砂浆厚度对其黏附/黏聚性能、失效模式以及内聚力模型参数具有显著影响,当砂浆厚度小于0.9 mm或在1.2～1.8 mm时为黏附失效,大于1.9 mm时为黏附-黏聚混合失效,其他厚度下为黏聚失效,且同一失效模式下,黏附/黏聚强度随着砂浆厚度的增大而增大;与不考虑砂浆随机分布的细观有限元模型(模型B)相比,模型A和B的起裂点均为黏附失效,但失效位置不同,模型B以单一的黏附失效为主,模型A表现出多种黏附/黏聚失效行为,与现场复杂的黏附/黏聚失效行为更加一致;砂浆的随机分布对PAC黏附/黏聚失效过程、应力分布、裂缝发展具有显著的影响,故考虑砂浆的随机分布能够更加准确地识别PAC黏附/黏聚失效的最不利位置,增大砂浆厚度能够延缓黏附/黏聚失效的扩展过程.

    路面工程多孔沥青混合料黏附/黏聚失效随机分布细观有限元模型耐久性

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    多维图像融合驱动的复杂场景路表破损识别

    管进超丁玲杨旭刘鹏飞...
    154-170页
    查看更多>>摘要：为提升复杂场景中路表裂缝与坑槽的识别精度和鲁棒性,考虑实际检测场景中路表破损形态的不规则性和环境噪声干扰,提出了一种面向多维图像的路表破损自动分割模型与特征融合优化方法;基于多目立体视觉重构的路表高精度点云模型,通过同源点云栅格化生成二、三维图像,建立了复杂场景路表破损图像数据集;结合深度可分离卷积和多层位特征叠加,构造了轻量化编码-解码网络PDU-net,用于像素级裂缝与坑槽识别;在分割模型基础上,提出了像素运算和通道重组2种多维图像融合策略,以提升深度学习网络对浅细裂缝特征的提取效率.试验结果表明:PDU-net模型能够有效学习不同类型图像和破损特征,在不同数据集上的训练损失均能稳定收敛,其中三维图像训练周期小于二维图像;相较于现有卷积分割网络,PDU-net模型在复杂场景下的路表破损分割精度和效率更高,三维裂缝与坑槽图像分割的调和均值分别为81.00％和95.85％,平均正向推理时间约为现有模型的30％;多维融合图像可以提升复杂裂缝分割的精度和鲁棒性,在最优色彩-深度比为0.2时,裂缝分割的调和均值可提升至83.31％.综上所述,所提出的方法可在复杂场景中有效抑制环境噪声并强化病害特征.

    道路工程路表破损识别多维图像分割复杂检测场景轻量化编码-解码网络图像特征融合

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