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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。
正式出版
收录年代

    山区高速公路长大下坡路段缓坡设计指标

    张驰王韩富志鹏侯宇迪...
    1-12页
    查看更多>>摘要：为了明确中国山区高速公路长下坡缓坡设计指标,在汽车动力学理论的基础上,以六轴铰接列车为主要研究对象,剖析其以发动机辅助刹车方式长下坡时的货车加速特征与制动毂散热特征.首先,建立力学平衡方程,构建挡位-速度-临界坡度模型,求解不同速度和挡位条件下的缓坡临界坡度值.然后,进一步考虑中国高速公路设计控制条件与货车行驶特性,以12挡和11挡时对应的临界坡度作为高速公路缓坡设计控制指标,提出连续下坡缓坡设计指标与方法;最后,以进入缓坡速度70 km/h为例,对比基于降速及降温特性得到的缓坡坡长指标,并结合西南某山区高速公路进行方案设计优化及优化效果分析.研究结果表明:连续长下坡路段之间设置缓和坡段有助于制动毂降温,恢复货车制动性能;基于速度特性得出了速度折减值10和20 km/h不同缓坡坡度下的缓坡坡长值;基于降温特性求解的缓坡坡长以制动毂失效温度260 ℃为最不利条件,并得出了不同运行速度及温度折减值;基于降速特性得到的缓坡坡长值对纵坡设计具有指导意义,而基于降温特性得到的缓坡坡长值相对较大,不宜作为设计参考但可作评价研究,并整理得到连续长下坡缓坡设计-评价流程,以西南山区某高速公路为实例分析发现,对缓和纵坡的坡度与坡长合理取值能有效改善制动毂温度,提升连续长下坡路段车辆的行驶安全性.

    道路工程缓坡设计试验研究货车下坡特性连续长下坡路段制动毂温度

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    不同嵌段共聚物对改性沥青微观形态及高温性能影响

    艾长发易虹宇寇吟松宁文豪...
    13-23页
    查看更多>>摘要：为探究不同种类苯乙烯系三嵌段共聚物(styrenic triblock copolymer,STC)对改性沥青粒径分布、相容性及高温性能的影响,分析粒径特征参数与相容性的相关性,首先进行荧光显微试验观测改性剂在改性沥青中的微观形态,并使用专业图像分析软件(image pro plus,IPP)计算荧光颗粒特征参数判断分散均匀性;其次对改性沥青进行频率扫描并绘出Han曲线,由低频区的斜率表征STC与沥青相容性,并分析Han曲线斜率与荧光颗粒特征参数相关性;最后对改性沥青进行温度扫描、频率扫描、多重压力蠕变恢复试验(MSCR)测试不同种类STC对改性沥青高温流变性能影响.研究结果表明:根据STC种类特征可以看出,嵌段比及结晶程度越大的改性剂更难在改性沥青中分散均匀,但含有甲基侧链能提升改性剂在沥青中的分散均匀性,星形结构的改性剂分散均匀性弱于线形结构;荧光显微图的荧光颗粒特征参数与Han曲线斜率有良好的相关性,其中平均粒径及粒径极差的相关性最好,可依据荧光颗粒这2个特征参数初步判断改性剂与沥青的相容性;嵌段比为3/7的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)改性沥青抗车辙性能、零剪切黏度(zero shear viscosity,ZSV)值及弹性恢复性能最佳,高温流变性能最好;星形结构改性沥青能形成强度更高的网状结构,高温流变性能优于线形结构;氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)的高结晶程度使改性沥青复合模量、ZSV值更大,但其较小的熵弹性使改性沥青弹性恢复性能降低;苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)因侧链的活化程度高,与沥青质产生相互作用力,使改性沥青弹性恢复性能优异,同时也因为侧链降低了结晶度,使其复合模量更低.

    道路工程苯乙烯系三嵌段共聚物试验粒径分布相容性流变性能

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    考虑温湿度作用的粒料基层沥青路面结构非线性力学行为

    黄优潘宇肖滨刘朝晖...
    24-35页
    查看更多>>摘要：为了研究温湿度作用下道路结构非线性力学行为,基于长期性能观测构建粒料基层沥青路面的温湿度组合,建立综合考虑应力和湿度影响的粒料非线性回弹模量模型,考察2个沥青层厚度和2个荷载水平,利用有限元开展沥青路面粒料层和土基非线性结构力学行为分析,基于Miner's损伤法则,计算基于沥青层底拉应变和土基顶部压应变的疲劳寿命.研究结果表明:采用考虑湿度调整的Uzan三参数模型能够较好地表征在役沥青路面粒料层和土基的非线性力学行为;非线性路面结构分析与现有线弹性路面结构计算相比,沥青层底拉应变和土基顶部压应变大小及其对温湿度变化的敏感程度均存在显著差异,结构寿命也相差较大,温湿度对道路结构力学行为的影响不容忽视;增加荷载和减小沥青面层厚度均会增加沥青路面结构响应、降低使用寿命,但是二者的影响机理不同;粒料应力硬化特性能在一定程度上缓解高应力水平下的沥青层底受拉.

    道路工程沥青路面有限元粒料材料动态回弹模量路面结构力学行为非线性

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    逐级降温工况下道基含盐砾质土盐-冻胀特性

    韩进宝王利鑫张莎莎余虔...
    36-46页
    查看更多>>摘要：为探明多因素影响下道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形特性及特征温度,基于天然级配、剔除大于60 mm粒径颗粒级配及添加5％含量(质量分数)细颗粒级配3种试样,分别开展3种含水率、7种不同含盐量条件下的盐-冻胀试验及冻结温度测定试验,结合PFC3D数值模拟,探究颗粒级配、含水率、含盐量对道基含硫酸盐砾质混合料的盐-冻胀变形规律及冻结温度特性的影响,并揭示其作用机理.研究结果表明:含硫酸盐砾质混合料的冻结温度主要受土体含盐量、含水率所对应的等效硫酸钠质量分数的影响;由于受试验降温方式及试样低含水率、低含盐量的综合影响,试验中未能监测到土试样的过冷温度;道基含硫酸盐砾质混合料的宏观盐胀温度低于冻结温度,添加5％含量细粒土试样的冻结温度略低于其他2种试样,3种试样的冻结温度为-1.58 ℃～0 ℃;试验土体的盐-冻胀变形率整体随含盐量、含水率的升高而增大,仅剔除大于60 mm粒径颗粒级配的盐-冻胀变形率与天然级配整体相差不大,而添加5％含量细颗粒使土体的盐-冻胀变形率提高3％～30％,提高程度受土试样含水率和含盐量的影响较大;5％含量细颗粒填充了试样中的大孔隙,减小了孔隙体积,对道基含硫酸砾质混合料的盐-冻胀敏感作用程度显著,道基填筑工程中应严格控制填料中的细粒土含量.

    道路工程道基填料试验研究砾质混合料盐-冻胀量冻结温度

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    大型沉井下沉过程拉应力影响因素分析

    王正振戴康乐苏天涛龚维明...
    47-57页
    查看更多>>摘要：为研究大型沉井下沉过程中的拉应力影响因素,以五峰山长江大桥北锚碇沉井为工程背景,利用ABAQUS有限元软件建立足尺首次下沉沉井数值模型,在利用现场实测数据验证数值模型准确性的基础上,通过控制变量法分别分析初始下沉高度、开挖方式、沉井平面尺寸等因素对沉井基础混凝土拉应力的影响,并据此提出相应的拉裂防控措施.研究结果表明:在大型沉井初始下沉过程中,宽度方向混凝土拉应力往往大于其长度方向,且沉井长宽比越大,宽度方向与长度方向的拉应力比越大,故宽度方向拉应力是工程监控的重点;沉井隔墙拉应力可通过梁的相关理论近似分析,但需考虑隔墙在交点处的相互作用;初始下沉高度、开挖方式及荷载对沉井混凝土拉应力均有较大影响;沉井最大拉应力随着外荷载的增大而线性增大,八区开挖方式比大锅底开挖混凝土最大拉应力减小近90％,增大初始下沉高度可使混凝土最大拉应力减小近50％;增大初始下沉高度和调整开挖方式仅通过改变施工工序即可实现,是较为经济合理的控制井身拉应力的方法;井身混凝土强度、隔墙宽度、井壁宽度等对井身拉应力的影响较小,在沉井下沉过程中无需重点考虑.

    桥梁工程大型沉井有限元内力分析影响因素防控措施下沉

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    基于刚性支承连续梁法的悬索桥成桥状态解析算法

    朱伟华刘国坤颜东煌许红胜...
    58-67页
    查看更多>>摘要：为解决悬索桥合理成桥状态平衡态计算闭合问题,系统提出成桥状态的解析算法.首先,根据余能定理推导基于刚性支承连续梁成桥状态目标函数,考虑索塔压缩变形,基于悬链线理论建立缆索体系非线性方程组;然后,考虑加劲梁无应力曲率,根据加劲梁弯曲变形微分方程组,构建多节点力作用下的加劲梁位形计算非线性方程组;进而,根据成桥状态下刚性支承连续梁位形,设立加劲梁各吊点最优化控制 目标函数;最后,基于吊索体系联立缆索体系与加劲梁体系的力学模型非线性方程组,实现基于刚性支承连续梁的成桥状态各构件力学参数化求解,并将推导的解析算法与有限元模型的研究结果进行对比分析.结果表明:解析算法计算结果由于计算过程的闭合条件,与有限元模型计算结果基本吻合,对于关键参数吊索力及主缆线形计算差值率控制在0.1％以内,加劲梁弯矩极值差值率约为-0.34％;推导的解析算法为精细化合理成桥状态闭合方法,可作为悬索桥合理成桥状态设计的可靠方法.

    桥梁工程悬索桥解析算法合理成桥状态刚性支承连续梁悬链线理论目标函数

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    弯拉应力和硝酸作用下混凝土涂层抗碳化

    田叶青周志军李楠杜小平...
    68-79页
    查看更多>>摘要：为研究涂层对承受弯拉应力和硝酸侵蚀作用下混凝土结构抗碳化防护效果,选用混合环氧树脂底漆、公路专用重防腐底漆、1103环氧通用底漆3种混凝土涂层体系,并考虑3种涂层体系和涂层厚度对混凝土抗碳化水平影响,进行100 mm(长)×100 mm(宽)×400 mm(高)标准棱柱体混凝土试块在硝酸侵蚀和弯拉应力共同作用下的室内快速碳化试验,采用酚酞指示剂法和分层取粉配制溶液测pH法对比分析弯拉应力、硝酸侵蚀、碳化时间和涂层种类及厚度等因素对混凝土结构的碳化影响.得到实验室标准碳化条件下单一弯拉应力等级和硝酸溶液浓度影响因素下混凝土结构碳化深度计算公式;提出考虑硝酸溶液浓度、弯拉应力等级和CO2浓度的综合碳化模型;基于分层取粉配制溶液测pH法,结合涂层等效混凝土厚度理论,提出一种估算涂层抗碳化寿命预测模型.研究结果表明:随着侵蚀时间的推移,硝酸侵蚀和弯拉应力均提高混凝土碳化效率,较低浓度硝酸溶液、较高等级弯拉应力影响显著,混凝土试块在3种防护涂层保护下仍会受到CO2和硝酸的侵蚀,但侵蚀程度大幅削弱;在涂层厚度相同时,1103环氧通用底漆的抗碳化防护效果最佳,混合环氧树脂底漆防护效果次之,公路专用重防腐底漆防护效果最差;涂层的防碳化效果主要由其包裹作用提供,但受涂层裂缝封闭性、附着度和耐酸性等差异造成防护效果不同;研究结果对大气环境下混凝土结构防护涂层选用具有指导意义,可为定量分析涂层抗碳化防护性能提供理论基础.

    隧道工程涂层防护快速碳化试验混凝土弯拉应力硝酸侵蚀寿命预测

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    可液化土层地震液化引起盾构隧道上浮位移模式

    钟小春易斌斌竺维彬祝思然...
    80-90页
    查看更多>>摘要：针对地震时处于可液化土层中的盾构隧道易发生上浮的现象,为了探究上浮发生条件,通过有限差分模型与振动台试验相结合的方式探讨其上浮位移模式.基于有限差分软件FLAC3D建立地震动力液化分析模型,采用可以反映地震荷载作用下孔压增长的Finn液化本构模型,以超静孔压比为评价指标,通过振动台试验验证分析模型的可靠性;对数值模型设置不同的组合工况,分析标准贯入击数、隧道埋深对隧道上浮位移的影响,探究因地震导致隧道上浮的位移模式,即地震动剪切变形引起的隧道上浮位移和土层液化引起的隧道上浮位移,前者与隧道埋深有关,后者主要与土质条件(标准贯入击数)有关,分别得到两者的关系曲线;通过受力分析及公式推导得到隧道上浮临界超静孔压比,并与数值计算结果相互验证,得到判断地震液化引起隧道上浮的方法.研究结果表明:标准贯入击数越小、隧道埋深越小,则隧道上浮位移越大;地震液化引起隧道上浮的临界条件为隧道所受到的浮力大于隧道自重与隧道上覆土有效压力之和,可通过标准贯入击数或超静孔压比与隧道埋深的关系进行判断,如7°设防烈度下直径6.2 m埋深为10 m地下水位1 m的盾构隧道,标准贯入击数需小于7或超静孔压比需大于0.432才会发生由地基液化引起的上浮位移;该方法可为隧道抗震设计提供参考.

    隧道工程盾构隧道地震液化隧道上浮上浮模式数值模拟

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    岩溶隧道排水系统不同堵塞条件下衬砌结构力学特性

    徐金华周华求熊文威王珑...
    91-104页
    查看更多>>摘要：岩溶隧道在营运过程中常发生排水系统堵塞的问题,地下水不能及时排出会造成衬砌背后水压力快速增加,直接影响隧道衬砌结构的受力特性,严重情况时会危及隧道的正常营运.为进一步探究岩溶隧道排水系统堵塞时衬砌背后水压力分布规律及衬砌结构的受力情况,依托浙江临建(临安—建德)高速公路项目的岩溶区段隧道,采用FLAC3D软件对岩溶段隧道排水系统在不同堵塞率条件下的衬砌结构力学特性进行分析,同时建立室内渗流模型试验进一步验证数值模拟结果的合理性.研究结果表明:衬砌背后水压力随堵塞率增大而非线性增大,并可分为3个增长区,其中堵塞率为0％～40％时是快速增长区,堵塞率为40％～80％时是平稳区,堵塞率为80％～100％时是骤增区;相对于排水系统正常工作状态,完全堵塞状态条件下衬砌背后水压力最大值增加了162％,故将排水系统堵塞率为40％定为衬砌背后水压力的堵塞率控制阈值;衬砌结构应力增长无明显阶段性分区,整体上衬砌结构应力随堵塞率增大线性变化;完全堵塞状态条件下最小主应力与最大主应力最大值分别增加了149％与83％,排水系统无明显堵塞率阈值;在不同堵塞状态下,普通断面衬砌不同受力特征均呈对称分布,溶洞断面衬砌不同受力特征均呈非对称分布,且溶洞位置处受力特征对堵塞更加敏感;当岩溶隧道排水系统发生堵塞时,排水系统的排水能力会显著降低,隧道衬砌受力特性显著增加,尤其是在溶腔位置处;为保证依托岩溶隧道衬砌结构的安全性,排水系统在营运期清理维护工作应在堵塞率达40％之前完成.该研究结果可为今后岩溶隧道排水系统的管养时机提供理论依据与技术参考.

    隧道工程排水系统堵塞状态数值模拟堵塞率力学特性控制阈值

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    应急响应初期"卡车-无人机"联合配送路径问题

    胡大伟张世鹏刘慧甜王茵...
    105-119页
    查看更多>>摘要：为了在应急响应初期,将应急物资及时送达受灾地区、降低人员伤亡以及减少财产损失,结合卡车相对运量大、无人机运行速度快等特点,提出"卡车-无人机"联合配送应急物资模式,构建以车辆路径问题为基础,总配送时间最短为 目标的"卡车-无人机"路径问题模型(vehicle routing problem-drones,VRP-D).采用小规模算例,使用LINGO优化求解器对模型求解进行了有效性验证,并与传统应急物资配送车辆路径问题(vehicle routing problem,VRP)进行了对比分析.设计变邻域搜索算法(variable neighborhood search,VNS)对模型进行求解,并与传统遗传算法(genet-ic algorithm,GA)进行了对比分析.对无人机续航里程和最大载质量进行灵敏度分析.结果表明:VNS算法求解本文模型时在求解速度、精度以及稳定性方面具有一定优势;VNS算法解的质量比GA算法最大可改善7.24％;VRP-D模型比VRP模型解的质量最大可改善63.57％.故在应急响应初期,采用"卡车-无人机"联合配送应急物资的配送效率更高.当无人机续航里程增加到70 min后,受灾点总等待时间不再减少;当无人机最大载质量增加到35 kg后,受灾点总等待时间也不再减少,反映出无人机续航里程和最大载质量之间相互制约的内在关系.该研究为创新应急物资配送新模式提供了理论依据.

    交通工程变邻域搜索算法"卡车-无人机"联合配送应急物流

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