首页期刊导航|长安大学学报（自然科学版）
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

    火灾后钢-混凝土组合梁承载能力评价方法

    张岗宋超杰李建章贺拴海...
    1-11页
    查看更多>>摘要：针对钢-混凝土组合梁遭遇火灾后的安全问题,采用火灾场景反演方法和火灾高温场推定方法,建立了火灾后钢-混凝土组合梁的安全评价方法.以三跨钢-混凝土组合连续梁为研究对象,首先,根据遭遇火灾后的现状反演桥梁纵向受火位置、受火长度和空间受火位置,构建火灾场景数据库.其次,通过火灾后钢-混凝土组合连续梁外观特征推测桥梁遭遇火灾时的受火温度,采用ANSYS有限元软件分析了经历不同火灾场景后钢-混凝土组合连续梁的荷载-位移曲线,从而得到其极限承载能力的衰退曲线.最后,对钢-混凝土组合连续梁剩余承载能力与恒载和活载作用下的作用效应对比,定义了承载能力损伤分级评定标准.研究结果表明:钢-混凝土组合连续梁遭遇的火灾温度越高、受火长度越长,承载力损失越大;中跨跨中遭遇火灾后的钢-混凝土组合连续梁损伤程度最低,中支点和边跨跨中遭遇火灾后损伤程度较高;中跨跨中遭遇火灾后仅温度达到1 000℃时部分工况承载能力为Ⅱ级损伤,中支点和边跨跨中在同样受火温度下已有工况承载能力达到Ⅳ级损伤;桥面发生火灾后钢-混凝土组合连续梁损伤程度较低,桥面桥下同时遭遇火灾后损伤程度远高于桥面火灾;桥面遭遇火灾后仅温度达到800℃后部分工况承载能力损伤达到Ⅱ级,桥面桥下同时遭遇火灾后在温度达到900℃时部分工况承载能力已达到Ⅲ级损伤.建立的火灾后钢-混凝土组合梁分类分级安全评价方法简单实用.

    桥梁工程剩余承载能力有限元分析钢-混凝土组合连续梁安全评价方法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    基于车辆荷载模型的斜拉索索力随机模拟及疲劳分析

    黄侨朱志远任远樊梓元...
    12-22页
    查看更多>>摘要：为了满足斜拉索状态评估和养护管理的需求,提出基于车辆荷载模型的斜拉索疲劳寿命分析方法.以桥梁收费站的静态称重数据和桥面监控资料为依据,采用极大似然估计和最大期望(EM)算法,建立了12类车型及车重、轴重、车速等相关参数的车辆荷载统计模型.基于Monte-Carlo方法、泊松过程理论和车辆跟驰模型,编写计算程序进行随机车流仿真分析,随机生成车辆荷载的作用位置和大小,并在影响线上加载得到活载索力时程,将其与长期监测系统得到的实测活载索力时程进行对比分析,验证了该模型的有效性.然后,考虑车辆荷载模型的长期趋势,结合腐蚀斜拉索的应力-疲劳寿命(S-N)曲线和Miner线性累积损伤理论,分别对未腐蚀和腐蚀2种情况的斜拉索长期性能进行了分析与预测.研究结果表明:各车型质量统计数据呈现多峰分布特征,建立随机车辆荷载模型时,宜采用混合分布模型,并考虑车重与轴重之间的相关性;建立的随机车流仿真模型计算得到的活载索力与实测活载索力具有较高的相似度,相对熵(KL)散度在0.1左右,证明该模型能较为准确地模拟实际的交通荷载流,可用于进一步的分析和预测;腐蚀是影响斜拉索疲劳寿命的重要因素,根据试验桥的分析结果,未腐蚀的斜拉索基本不存在疲劳问题,但腐蚀使斜拉索的疲劳寿命迅速降低,甚至会发生早期断裂.

    桥梁工程疲劳性能荷载流模拟车辆荷载模型斜拉索腐蚀

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    基于高阻尼橡胶支座及墩柱劣化的近海隔震桥梁地震响应分析

    马玉宏邱洁鹏刘用奇赵桂峰...
    23-33页
    查看更多>>摘要：为研究高阻尼橡胶支座及墩柱材料性能退化对近海隔震桥梁在服役期内抗震性能的影响规律,给近海隔震桥梁的全寿命性能评估提供理论依据,首先,对高阻尼橡胶支座进行海水干湿循环作用下的性能劣化试验,得到相应的力学性能劣化时变模型,给出全寿命周期内高阻尼橡胶支座力学性能时变参数,并基于钢筋力学性能和混凝土材料退化模型,计算全寿命周期内钢筋和混凝土的时变参数,分析纵筋单独劣化、箍筋单独劣化及二者共同劣化3种工况条件下,桥墩截面的抗弯承载力及延性在全寿命周期内的时变规律.随后,采用SAP2000软件建立近海隔震桥梁非线性有限元模型,设计支座单独劣化、墩柱单独劣化、支座和墩柱共同劣化3种工况,分析对比不同工况下桥梁的地震响应时变规律.结果表明:箍筋劣化导致桥墩截面的延性显著降低,但对截面抗弯承载能力影响不大,纵筋劣化则相反,二者共同劣化使得桥墩截面的抗弯能力和延性均大幅下降;墩柱单独劣化和支座单独劣化对桥墩反应和支座滞回曲线均有影响,但相比于支座性能和墩柱材料单独劣化,二者共同作用时影响最大;随着服役时间的增加,墩顶位移和墩底弯矩-转角滞回面积逐渐增大,而墩底弯矩和支座滞回面积均变小;隔震桥梁的抗震性能受极罕遇地震的影响较大,极罕遇地震作用下,桥墩及支座的地震响应均显著增大.

    桥梁工程近海隔震桥梁高阻尼橡胶支座性能劣化时变抗震性能

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    混凝土桥梁裂缝扩展过程声发射信号的分形与小波包综合分析

    袁明程晓东黄练颜东煌...
    34-45页
    查看更多>>摘要：为量化混凝土桥梁裂缝从微观萌生到宏观扩展过程中声发射(AE)信号变化规律,开展了混凝土斜拉桥模型声发射试验研究.综合采用波形分形计算方法、快速傅里叶谱变换(FFT)、小波包分解方法,分析了试验中AE信号的分形盒维度、主频演变规律、频带能量分布特征和分形盒维度演变规律,进而研究混凝土桥梁裂缝扩展过程中AE信号分形和频谱演化特征.研究结果表明:混凝土桥梁裂缝扩展过程中由宏观裂纹产生的AE信号分形盒维度比微观裂纹产生的AE信号分形盒维度大,且前者分布范围更广,波形相对更为复杂;混凝土桥梁裂缝扩展过程中微裂纹萌生阶段产生的AE信号以中低频信号为主,而宏观裂纹阶段产生的AE信号以中高频为主;本次混凝土斜拉桥模型静力加载过程中所有AE信号能量集中分布在0～234.375 kHz频段,其中混凝土微裂纹萌生和发展阶段AE信号能量主要分布在0～125 kHz中低频段,随着加载过程的进行,AE信号能量分布区间逐步向中高频段演变;试验中采集到的AE信号采用小波包变化分解,重构信号的分形盒维度在0～265.625 kHz频带区间具有随着频率增大而波动上升的现象,上升趋势呈三阶多项式变化,并且在混凝土宏观裂纹阶段的三阶拟合误差更小,规律性更好.说明可以用信号分形盒维度的大小反映信号频率的高低.

    桥梁工程混凝土桥梁裂缝扩展声发射信号波形分形频谱特征小波包分解

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    强腐作用下钢板组合梁的力学性能及失效机理

    乔文靖朱浩云张岗杨帆...
    46-54页
    查看更多>>摘要：针对钢板工业盐酸强腐导致钢板组合梁力学性能退化的过程,以三跨钢板组合梁为研究对象,基于腐蚀后钢材力学性能衰减过程,推导出强腐作用下双钢板组合梁的正弯矩抗弯承载力的计算公式.将荷载作用在腐蚀后的钢板组合梁上,参考已有受腐蚀钢材的力学性能试验数据和研究成果,建立有限元数值模型.分析3种腐蚀场景下钢板组合梁的破坏形态,获得不同腐蚀时间下钢板梁上所研究关键截面的荷载-位移曲线,揭示钢板在浓度36％工业盐酸强腐下引起三跨钢板梁的破坏过程,拟合出钢板组合梁在不同腐蚀场景下,极限荷载随腐蚀时间变化的计算公式.研究结果表明:正弯矩抗弯承载力公式计算值和有限元计算值的相对偏差在4.31％～8.12％.当钢板腐蚀时间在6 h以内,钢板梁腐蚀区域中心截面的极限荷载和位移降低较明显;当钢板腐蚀时间从6 h增加到30 h时则降低较少;当钢板腐蚀时间增加至30 h之后,降低更为缓慢;钢板腐蚀时间达到48 h,钢板梁腐蚀区域中心截面的极限承载力和位移相当于未腐蚀截面的78.98％～87.11％和74.94％～76.54％.由于连续梁中跨边界约束较边跨约束强,中跨表现为混凝土桥面板的下挠和钢梁的鼓胀破坏,边跨表现为钢板组合梁的整体破坏.

    桥梁工程钢板组合梁有限元强腐极限荷载力学性能失效机理

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    火灾后柱式桥墩剩余承载性能安全评价

    宋超杰张岗王富强万豪...
    55-65页
    查看更多>>摘要：为评估柱式桥墩遭遇火灾后的安全性能,给火灾后的维修加固提供理论依据,分析了火灾后柱式桥墩的剩余承载能力,并建立其剩余承载性能安全评价指标.以高4 m、直径1.2 m的柱式桥墩为研究对象,建立其经历最高温度、受火位置和受火高度相互耦合的火灾场景数据库.根据桥梁遭遇火灾后柱式桥墩的实际爆裂特征,提出混凝土的高温爆裂"三级指标".采用ANSYS有限元软件分析经历不同火灾场景后考虑混凝土爆裂的轴心受压柱式桥墩的荷载-轴向位移曲线,以及偏心受压柱式桥墩的荷载-横向位移曲线,从而得到极限承载能力的衰退曲线.在此基础上,建立了火灾后柱式桥墩的"四级损伤"指标.研究结果表明:柱式桥墩经历最高温度越高,剩余承载能力越小;双侧受火柱式桥墩的剩余承载能力显著小于单侧受火柱式桥墩.全墩高受火偏心受压柱式桥墩剩余承载能力远小于1/2墩高受火.在经历相同火灾场景后,偏心受压柱式桥墩的极限承载能力比轴心受压柱式桥墩衰退更快,偏心受压柱式桥墩较轴心受压柱式桥墩损伤等级更高,双侧全墩高受火偏心受压柱式桥墩最高温度为600℃时达到Ⅳ级损伤,而经历相同火灾场景后的轴心受压柱式桥墩仅为Ⅱ级损伤.

    桥梁工程剩余承载能力有限元分析柱式桥墩火灾场景数据库安全评价

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    端部约束部分嵌入式钢-混凝土组合梁抗火性能试验

    张大山王慧青张建春王婧奇...
    66-76页
    查看更多>>摘要：为研究有约束情况下钢-混凝土组合梁的抗火性能,以荷载比为主要参变量,开展了 2个部分嵌入式钢-混凝土组合梁在ISO 834标准升温曲线下的足尺火灾试验.借助大型结构抗火试验平台模拟火灾环境,并通过预埋热电偶测试组合梁上部混凝土板内的温度场分布;利用布设在板面的位移计测量火灾下组合梁的竖向变形;通过专门设计的装置,实现对组合梁的端部约束并测量火灾下组合梁的实时约束力.通过观察试验现象以及测得的耐火时间、挠度变形和端部约束力等,分析部分嵌入式钢-混凝土组合梁在不同荷载水平下(荷载比0.3和0.5)的抗火性能.结果表明:荷载比为0.5的钢-混凝土组合梁在受火71 min时达到耐火极限,即跨中最大挠度值达到组合梁跨度的1/20;荷载比为0.3的钢-混凝土组合梁在受火77 min时因故停火,但根据其即时的变形值(147 mm)仅为破坏准则中变形极限要求的50％,可以推测该组合梁仍有抵抗火灾侵袭的较大潜力;根据组合梁的面内轴力全过程变化曲线,带有端部约束的钢-混凝土组合梁在发生较大变形时均出现了悬链线效应,对提高组合梁的抗火性能发挥了积极作用;荷载比越高,变形发展越大,悬链线机制产生的就越早;停火时,部分嵌入式组合梁均未发生明显的坍塌、钢梁整体失稳和混凝土被压碎等不利于承载的破坏机制,仅在距离支座不远处裸露钢梁的下翼缘(端部的受压区)出现局部屈曲.

    桥梁工程抗火性能火灾试验钢-混凝土组合梁端部约束

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    多维地震作用下曲线梁桥伸缩缝处碰撞响应

    吴佳东颜东煌吕文舒许红胜...
    77-88页
    查看更多>>摘要：为了研究多维地震作用下曲线梁桥的碰撞响应,以某曲线梁桥为例,通过Hypermesh与ABAQUS软件建立了精细化有限元模型,并结合三维摩擦-接触模型研究其在多维地震作用下的碰撞响应,主要分析伸缩缝处碰撞力、损伤、相对位移、转角等在单向、双向与三向地震作用下差异;通过改变伸缩缝长度,分析碰撞作用对主梁位移、扭转、墩底内力、墩顶位移的影响.研究结果表明:多维地震作用下曲线梁桥的碰撞次数与梁体损坏程度要大于单向与双向地震作用时,因此为安全考虑,分析时考虑多维地震输入以确定最不利地震输入方向是必须的.碰撞作用会限制主梁的相对运动,但会加剧主梁与桥墩的扭转.通过与相关文献结论对比得出,多维地震作用对主梁与桥墩的影响大于单向地震.该研究结论可为曲线梁桥的碰撞效应分析与桥梁抗震设计提供一定参考依据.

    桥梁工程曲线梁桥多维地震碰撞效应三维摩擦-接触模型有限元模型

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    地震作用下采用UHPC铺装钢箱梁斜拉桥阻尼器参数优化

    周敉刘阳赵威
    89-101页
    查看更多>>摘要：为探究采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥的结构自重增加对桥梁地震响应的影响,并为其选用合理的约束体系,优化减隔震装置参数.以Ⅷ度区的榕江特大桥为研究对象,采用CSI Bridge有限元分析软件构建了全桥有限元分析模型,开展不同约束体系下桥梁结构地震响应的对比分析,并对纵向设置黏滞阻尼器的最优约束体系进行参数优化;建立地震作用下结构关键截面处地震响应与阻尼器参数间的非线性关系,基于敏感性分析确定阻尼器参数的合理取值.研究结果表明:采用UHPC铺装的大跨径钢箱梁斜拉桥,在地震作用下其塔、墩关键截面处的弯矩、剪力、位移响应值均较采用沥青混合料铺装时的响应值有一定的提高;通过在塔梁间设置阻尼器,可以有效减小由于钢-UHPC组合桥面结构重量增加对桥梁抗震性能带来的不利影响;分析阻尼器参数变化对地震作用下桥梁结构内力响应和位移响应的影响,可看出阻尼系数对其影响占主导地位,速度指数相对较弱.对比各阻尼器参数工况下桥梁结构的地震响应值,最终选定该桥梁结构的黏滞阻尼器参数分别为阻尼系数C=3 000、速度指数α = 0.3.该研究可为高烈度地震区相似桥梁结构的约束体系选取及阻尼器参数优化提供参考.

    桥梁工程抗震阻尼器参数敏感性分析UHPC铺装约束体系

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普

    基于断裂力学的钢-UHPC组合结构中栓钉的疲劳寿命评估

    石广玉李广耀
    102-113页
    查看更多>>摘要：为研究钢-超高性能混凝土(UHPC)组合桥面板中焊接栓钉疲劳寿命的高效评估方法,采用Schwartz-Neuman交替法建立钢-UHPC组合结构中栓钉焊缝表面裂纹的三维断裂力学模型,进行裂纹扩展模拟和栓钉的疲劳寿命预测.首先使用2种常用有限元软件ANSYS和ABAQUS中的断裂力学模型验证Schwartz-Neuman交替法的计算精度和效率;然后采用Schwartz-Neuman交替法求解不同栓钉焊缝初始裂纹的应力强度因子并对其进行参数分析;最后基于栓钉焊缝裂纹的三维扩展预测焊接栓钉的疲劳寿命,与钢-UHPC组合结构的推出疲劳试验结果进行比对,并通过ANSYS和ABAQUS中的断裂力学分析模型以及Schwartz-Neuman交替法给出的圆柱体内深埋倾斜圆形裂纹应力强度因子计算结果的比对,验证了Schwartz-Neuman交替法的优越计算能力和准确性.结果表明:在钢-UHPC组合结构的层间剪力作用下,钢-UHPC组合结构的栓钉焊缝裂纹属于Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型复合的混合型裂纹,且裂纹呈非平面扩展;栓钉的疲劳破坏位置主要取决于栓钉焊缝2个焊趾处初始裂纹相对于裂纹驱动力的方位和裂纹尺寸之比;基于栓钉焊缝表面裂纹三维扩展得到的栓钉疲劳寿命预测值与推出试件疲劳试验给出的栓钉疲劳寿命实测结果吻合良好,证明基于Schwartz-Neuman交替法的表面裂纹三维扩展可高效和可靠地用于钢-UHPC组合桥面板中栓钉的疲劳寿命评估.

    桥梁工程栓钉疲劳寿命三维断裂力学分析焊缝表面裂纹钢-UHPC组合桥面板混合型裂纹扩展模拟Schwartz-Neuman交替法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据
    • 维普