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期刊信息/Journal information
长安大学学报（自然科学版）
长安大学学报（自然科学版）

马建

双月刊

1671-8879

xuebao@chd.edu.cn

029-82334383

710064

西安市南二环路中段

长安大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Chang'an University(Natural Science Edition)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊系中华人民共和国教育部主管，长安大学主办的学术性双月刊，她在中国乃至世界范围内的公路交流科技领域具有广泛的影响，她是中国期刊方阵“双效”期刊，国务院学位委员会、国家教育学位与研究生教育中文重要期刊，《中国核心期刊要目总览》（第三版）鉴定的中国公路运输类核心期刊，EI(Page One数据库)固定刊源，国际道路科研信息（IRRD）书目文献数据库固定刊源，中国道路文献服务中心（CRDS）核心报道期刊，自1981年创刊以来多次获国家交通部和陕西省奖励。本刊以繁荣公路交通科技为己任，促进公路交通科技交流和转化。她主要刊载道路工程、桥梁工程、交通工程、隧道工程、汽车工程、筑路机械、交通控制、交通运输管理、国土资源与环境、建筑工程、基础学科等具有国内先进水平的论文、同时刊载公路交通科技动态方面的简要评述和通讯。主要读者对象为大专院校师生、公路交通科研人员、公路交通管理决策人员、公路交通领域的勘测、设计和施工单位的技术人员，国土资源与环境、建筑工程等领域的科研及工程设计人员。
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    K型线与回旋线在卵形曲线上行车稳定性分析

    潘兵宏谢振江赵胜林王开明...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为研究K型线作为公路缓和曲线的可行性,对比分析K型线和回旋线在卵形曲线中车辆横向加速度、横摆角速度、横向荷载偏移率及横向加速度变化率4种指标的差异,分析车辆在K型线上行驶的行车稳定性.根据K型线数学模型和设置方法,求解K型线的逐桩坐标,并将其导入动力学仿真软件CarSim,建立小客车在K型线上行驶的仿真模型.通过改变缓和曲线起、终点曲率半径大小,从K型线和回旋线的线形变化情况,车辆操纵稳定性以及驾驶人舒适性3个方面对小客车在不同半径卵形曲线上的行驶状态进行了仿真试验.研究结果表明:在相同设计指标的情况下,K型线平面线形的弯曲程度稍缓于回旋线,且圆曲线半径越小,两者弯曲程度差异越大;车辆在K型线上的行驶轨迹曲率为均匀连续的非线性变化,可用作过渡2种不同的线形;K型线起、终点曲率半径比值越小,K型线扁平程度参数k值越大,K型线的曲率变化情况越接近于线性变化;车辆在K型线上的横向加速度变化率在曲线前半段小于回旋线,在后半段大于回旋线,当设计指标符合路线设计规范的规定时,其横向加速度变化率满足驾驶人舒适性要求;车辆在K型线上的稳定性参数始终小于回旋线,能够满足车辆稳定性要求,且稳定性更好.该研究证明K型线可作为缓和曲线引入公路卵形曲线线形设计,增加公路平面设计曲线类型,增加路线设计的多样性和灵活性.

    道路工程路线设计曲线设计K型线仿真模型行车稳定性

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    考虑部分排水条件下的柱孔扩张数值分析

    周航余昊王增亮李籼橙...
    11-20页
    查看更多>>摘要：针对现有扩孔理论无法考虑土体部分排水条件问题,基于ABAQUS,采用修正剑桥模型(MCC)描述土体的应力-应变关系,建立部分排水条件下柱孔扩张数值模型,开展不同扩孔速率条件下的柱孔扩张数值分析.数值模型的计算过程分为初始、地应力平衡、载荷3个分析步,在载荷步中,对模型右边界施加与初始孔压相等的孔压来模拟排水条件,改变模型左边界的位移实现扩孔的过程,修改载荷步的计算时长来控制扩孔速率,并通过将数值解答与完全排水、完全不排水2种极限排水条件下的理论解答做对比,验证了数值模型的可靠性.针对修正剑桥模型5个本构参数(压缩参数λ,回弹参数k,泊松比v',应力比M,超固结比R)开展参数分析,获得了部分排水条件下柱孔扩张后孔壁处土体有效应力和超孔压的变化规律.结果表明:λ仅影响接近完全排水段的土体应力,对超孔压基本无影响;参数k对于部分排水段的土体应力和超孔压略有影响;当v'＞0.3后,可以明显发现其对有效应力和超孔压的影响增大;M的增加使得完全排水段和部分排水段的有效应力呈现出增大的趋势;考虑土体应力历史R时,在高超固结比情况下,完全排水段附近的有效应力曲线梯度为0的范围随着R的增大而增大,改变排水条件对土体应力的影响较小,同时高超固结比使得超孔压的消散速度更快;将5个独立变量进行对比分析发现,R对超孔压的影响明显大于其他4个参数.

    道路工程数值分析部分排水柱孔扩张修正剑桥模型有效应力超孔压

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    煤直接液化残渣改性沥青路面结构车辙预估

    季节王哲郝记秀徐新强...
    21-29页
    查看更多>>摘要：为研究煤直接液化残渣(DCLR)改性沥青路面的抗车辙性能,基于京新(北京-乌鲁木齐)高速公路的交通环境调查数据,以车辙深度和动稳定度为指标,采用ABAQUS模拟和沥青路面结构分析软件(APAD)计算2种方法,分别对作为中面层的4种沥青混合料(DCLR改性沥青混合料、复合DCLR改性沥青混合料、SK-90沥青混合料和SBS改性沥青混合料)在同一路面结构(4 cm AC-13上面层、6 cm AC-20中面层、8 cm AC-25下面层、40 cm水泥稳定碎石基层和20 cm石灰土底基层)和不同使用年限(1、2、5、10、15年)下进行车辙预估,并通过室内车辙试验和统计学检验方法进行性能验证和模拟结果评价.结果表明:理论预测值与实际测试结果基本一致,在显著性水平取0.05时,2种车辙深度模拟计算方法不存在系统误差,即车辙预估具有一致性;4种沥青路面结构的车辙深度均随使用年限的增加呈线性增长,判定系数R2均在0.9以上,其中复合DCLR改性沥青路面车辙增长速率最慢,DCLR改性沥青路面次之,第3为SBS改性沥青路面,最差为SK-90沥青路面;在设计年限15年内,与常规的SK-90和SBS改性沥青路面相比,DCLR和复合DCLR改性沥青路面分别减少了 40％～60％和30％～50％的车辙,抗变形能力分别提高了1.7～2.4倍和1.4～2.0倍;复合DCLR改性沥青路面抗车辙性能最为优异,DCLR改性沥青路面强于SBS改性沥青路面,SK-90沥青路面抗车辙性能最差.

    道路工程DCLR改性沥青复合DCLR改性沥青中面层抗车辙性能

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    不同活性基团纳米SiO2环氧胶黏剂的力学性能

    李传习龙洁杰李游高有为...
    30-38页
    查看更多>>摘要：为探索活性基团对纳米SiO2颗粒改性环氧胶黏剂力学性能的影响,制备性能优良的纳米颗粒环氧树脂结构胶黏剂,研究了环氧树脂分别掺入氨基修饰的纳米SiO2颗粒(SiO2-NH2)、甲基丙烯修饰的纳米SiO2颗粒(SiO2-C4H8)和无活性基团纳米SiO2颗粒(SiO2-O)胶黏剂的胶体力学性能.通过超声波细胞粉碎仪对纳米颗粒进行分散,制备了分别掺入3种纳米SiO2颗粒、掺量(质量分数,下同)为0％、0.01％、0.02％、0.05％、0.1％、0.2％、0.5％的十六类改性环氧胶黏剂,测试了胶黏剂的弯曲性能和拉伸性能,分析了试件的几种主要破坏形态,利用扫描电子显微镜(SEM)观察纳米颗粒在环氧树脂中的拉伸断面形貌及分散情况.研究结果表明:当纳米SiO2颗粒掺量从0％增加到0.05％时,胶黏剂的轴拉性能逐渐提升,然后随纳米SiO2颗粒掺量增加而下降;当SiO2颗粒掺量为0.05％时,SiO2-NH2、SiO2-C4H8和SiO2-O的拉伸强度较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了 47.60％、47.63％和36.12％,弯曲强度在 SiO2-NH2、SiO2-C4H8和 SiO2-O掺量分别为0.05％、0.05％、0.1％时最大,较纯环氧胶黏剂胶体分别提高了 48.52％、62.20％和34.92％;胶体拉伸断面SEM分析表明,掺量为0.05％的纳米SiO2颗粒有效分散在环氧树脂中,纳米SiO2颗粒的加入能改变断面的粗糙度,纳米颗粒附近的基体产生明显的塑性变形,拉伸试件的断裂形式由脆性断裂转变为韧性断裂,胶黏剂的强度与韧性得到提升;过多的纳米SiO2颗粒加入会让其在树脂中出现团聚现象,致使胶体力学性能急剧下降.

    桥梁工程力学性能活性基团纳米SiO2环氧胶黏剂拉伸断面

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    体外束加固稀索钢筋混凝土斜拉桥静力试验

    孙全胜于海涛徐圣奇
    39-49页
    查看更多>>摘要：为研究稀索钢筋混凝土斜拉桥应用体外预应力束加固后的静力性能提升,以穆棱河斜拉桥加固工程为依托,基于斜拉桥的损伤情况和既有加固经验,通过改变索力参数和体外预应力束参数提出了 5种不同加固方案.采用MIDAS有限元模型模拟结构损伤状态和各种加固方案,在设计荷载作用下分别以主梁位移、主塔偏位、斜拉索索力、主梁上下缘应力为评价指标,分析最优加固方案.设置静力试验,详细讨论主梁竖向位移、主梁和主塔截面应变、主塔偏位、典型索力增量等在体外束加固后的变化情况,对比实际加固效果.研究结果表明:有限元分析中,体外束加固主梁方案能够显著减小主梁竖向位移和主塔水平位移,同时在一定程度上改善了主梁上、下缘应力,但索力优化效果差异不大;静力试验分析中,斜拉桥加固后的实测应变和位移均小于计算值和加固前实测值,单测点挠度降低幅度最大达37.94％,单测点应变降低幅度最大达43.47％,裂缝宽度满足设计要求;实测索力与计算索力变化趋势大体相符;主梁刚度储备提升最高达33％,主梁强度储备提升最高达31％.加固后斜拉桥整体承载能力提升明显,体外预应力加固技术运用于稀索钢筋混凝土斜拉桥切实可行.研究结果对早期建成的稀索钢筋混凝土斜拉桥加固具有一定的借鉴性.

    桥梁工程稀索斜拉桥对比分析体外预应力加固静力试验

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    基于可靠度指标的小概率失效结构优化

    吴佳东颜东煌许红胜陈星烨...
    50-58页
    查看更多>>摘要：针对实际工程中具有隐式功能函数的小概率失效结构的可靠度计算与优化问题,提出一种适用于小概率结构可靠度计算与结构优化设计的方法.该方法首先采用径向基神经网络构建结构的隐式功能函数;其次,引入自适应随机变量对遗传算法进行改进,遗传算法根据可靠度的几何意义搜索可靠度指标最优解及验算点,以此求解可靠度指标;最后,以引入自适应随机变量的遗传算法为主程序,径向基神经网络构建优化变量与结构可靠度之间的隐式关系供主程序调用,对工程结构进行优化,并以矮寨大桥钢桁架为例进行实例验证.研究结果表明:引入的自适应随机变量明显改善了遗传算法初始种群的质量,加快遗传算法收敛速度;根据可靠度的几何意义,采用引用 自适应随机变量的遗传算法搜索钢桁架(小概率失效结构)可靠度的方法与蒙特卡洛法计算结果相对偏差仅为0.33％;引入自适应随机变量的遗传算法收敛速度、计算精度明显提高,证明该方法具有鲁棒性强、计算速度快、适用性强、精度高等优点.通过2个优化模型对钢桁架进行了优化,优化结果表明:设计时应适当增加钢桁架腹杆的面积与截面高度,减小纵横梁的截面面积;在钢桁架可靠度指标一定的前提下,质量较优化前减少14.2％;钢桁架设计质量一定的前提下,可靠度指标由4.8212提高至5.9124.

    桥梁工程结构优化小概率失效可靠度RBF神经网络遗传算法

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    基于点云的隧道改建工程BIM建模方法与实践

    张文胜郝孜奇王丙占崔德邦...
    59-68页
    查看更多>>摘要：为解决隧道改建工程中,难以根据地表真实岩体形态对隧道模型进行动态设计与调整的问题,通过遥感测绘(无人机倾斜摄影和地面激光扫描)技术与建筑信息建模(building information modeling,BIM)相结合,形成了 一套新的隧道线路布设和结构设计方法.首先,采用无人机倾斜摄影建立地表实景模型,利用地面激光扫描技术采集隧道和外围山体的表面信息,分别从整体和细节层面分析隧道状态.其次,提出一种隧道BIM自适应建模方法:采用分段两点三次Hermite插值方法创建样条曲线作为隧道中心线,将中心线分段后,采用自适应点控制各段隧道结构单元模型的截面轮廓,通过扫掠截面创建隧道的整体模型.最后,针对隧道线路上某点进行求导后,将该点法平面近似作为隧道的横断面,将BIM模型与点云模型集成后,通过比对横断面检验隧道改建方案的合理性,并以河北省平涉公路井陉隧道改建工程为背景进行了方法验证与应用.结果表明:基于隧道BIM自适应建模方法编写的建模程序所建立的隧道模型在曲线段无裂隙或嵌入,通过改变参数可以调整隧道的线形与几何结构;将隧道点云和BIM模型相集成,能够表现设计隧道、既有隧道及外侧岩壁的相对位置关系;利用Revit进行二次开发,实现了隧道任意里程处的横断面剖切,断面视图可正确表达隧道设计.该方法有效结合了 BIM和遥感测绘技术,有助于设计中规避不良地质区域和设计良好的隧道结构.

    隧道工程横断面三维模型建筑信息建模点云

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    基于交通仿真的雾霾天气后高速路网消散

    王清洲王宏宇栾海敏孔丽颖...
    69-77页
    查看更多>>摘要：为提高雾霾天气后高速路网运行效率,研究了收费站节点放行策略与路网运行效率的关系.首先,将区域高速路网中的收费站作为节点,综合考虑节点空间重要度、功能重要度、位置重要度等因素建立节点优先度计算模型;其次,根据计算得到节点优先度值来确定恶劣天气后节点恢复交通分批放行的优先级;进而采用VISUM宏观交通建模与VISSIM微观交通仿真相结合的区域路网动态交通分配仿真方法,计算节点分批放行消散策略对高速路网总行驶时间、路网平均车速、路网总延误、车辆平均延误等运行效率指标的影响规律;最后,以雄安新区为中心、50 km为半径的区域高速路网进行实例验证,仿真分析以节点优先度值作为路网节点制定交通控制策略依据的可行性,并评价雾霾天气后区域高速路网内5种车辆消散策略与高速路网运行效率的关系.结果表明:以节点优先度为指标,制定节点分批放行策略可很大程度提高雾霾天气后区域高速路网的运行效率,路网采取节点分批放行的最优策略4比自由放行策略2平均车速提高了 20.97％,车辆的平均延误降低了 67.82％,路网的总延误减少了 72.53％;节点优先度前40％节点优先放行策略的路网运行效率优于前20％节点、前60％节点优先放行策略,路网中车流饱和度水平平缓递增比急剧增加对整个区域路网的运行效率更加有利.采用优先度来确定节点出现雾霾后的放行顺序和策略具有可行性.

    交通工程放行策略交通仿真区域高速路网节点优先度运行效率雾霾天气

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    车辆与无人机混合编队的路径优化问题模型构建

    胡大伟陈海妹梁一为王宁...
    78-89页
    查看更多>>摘要：为研究无人机与传统车辆配送融合的混合编队问题,即车辆与无人机混合编队路径优化问题(vehicle-drone routing problem,VDRP),梳理了近年来国内外针对无人机与车辆配送路径优化的相关数学模型构建方法,据此提出在传统旅行商模型(traveling salesman problem,TSP)和车辆路径模型(vehicle routing problem,VRP)基础上,结合无人机工作特点,考虑各模型研究中的网络结构以及约束条件,构建了基于TSP的车辆-无人机扩展路径模型(TSP-D)和基于VRP的车辆-无人机扩展路径模型(VRP-D).在数学模型中考虑多架无人机同时取货、送货情况下可能附加的约束.与传统TSP和VRP模型相比,无人机融入配送路径优化问题之后其网络更具复杂性,进行模型构建时除要考虑传统的车辆路径约束、车辆时间约束外,还要考虑无人机路径约束、无人机时间约束,特别是要增加车辆与无人机在路径节点和时间协调的协同约束.鉴于该模型的复杂性,采用LINGO软件和一系列小规模算例对模型进行了测算.结果表明:车辆与无人机混合编队的配送模式比传统采用车辆单一配送模式在节约配送成本上具有一定的优势.通过总结现有的研究,提出了 VDRP未来主要的研究方向包括,更现实模型的构建、精确算法和启发式算法的设计、测试算例数据源的构造.

    交通工程交通运输车辆配送无人机配送混合编队路径优化

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    自动驾驶支付意愿及影响因素分析

    景鹏黄芳徐刚王伟...
    90-102页
    查看更多>>摘要：为推进自动驾驶产业的发展,研究决定自动驾驶技术市场化的速度和规模的支付意愿的内在机理.将融合计划行为理论与信任理论作为理论框架,依据理论框架和研究目的设计调查问卷,在镇江进行实证研究,获取有效问卷315份,为研究心理潜变量中影响支付意愿的关键因素提供理论和数据支撑.采用直接询问法了解公众的支付金额和购买时间.选取感知风险、感知收益、信任、感知行为控制、态度、主观规范6个心理潜变量,提出13条假设路径.采用结构方程模型验证假设路径,初步识别对支付意愿有显著影响的变量,并采用神经网络模型对其进行重要性排序,从而得出影响支付意愿的决定性因素.研究结果表明:感知行为控制、态度、感知收益、信任等心理因素对支付意愿有显著正向影响;感知风险对支付意愿有显著负向影响;感知风险和信任对支付意愿影响最显著;主观规范对支付意愿影响不显著,但其通过感知行为控制间接影响支付意愿;信任通过感知风险和感知收益间接影响支付意愿,信任对支付意愿的直接影响没有间接影响显著.受访者中,31.5％不愿意为自动驾驶汽车技术支付额外费用,44.2％愿意支付低于20 000元,35.3％愿意支付超过20 000元.约39.4％表示会在自动驾驶汽车投入市场3～4年购买自动驾驶汽车.该研究结论可以为政府的自动驾驶产业政策以及自动驾驶汽车企业的营销策略提供参考.

    交通工程支付意愿计划行为理论自动驾驶汽车影响因素结构方程模型神经网络

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