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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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    变长桩-板结构应用在软土地区路-涵过渡段试验

    徐林荣陈昀灏曹德洪冯多...
    1-11页
    查看更多>>摘要：为探究填筑期变长桩-板结构在深厚软土地区路-涵过渡段的作用机理,于G25德清—G60桐乡高速联络线湖州段设置了试验段,按桩长变化在变长桩-板结构两端及中间设置了3个综合监测断面,在其左右相邻段设置了2个沉降监测断面.针对桩体、板体、土体布置了共计60件静力传感器的高精度监测系统,分析填筑期内变长桩-板结构的桩土相互作用、荷载传递规律,并阐释其不均匀沉降控制机理.研究结果表明:过渡段沉降纵坡比最大值为1.5‰,衔接处的沉降差最大为1.2 mm;板下土体孔隙水压力值在填筑期受到明显扰动,2～3个月后孔隙水压力逐渐消散,趋于初始值;随着上部荷载的增大,管桩承荷增长速率远大于桩间土,待土体固结完成后,桩土应力比趋于稳定,最大值为45.86;板体4个桩中央处弯矩最大,桩-板连接处存在负弯矩;填筑期间土体受到挤压产生的侧向位移较小,最大为4.7 mm.利用变长桩-板结构可以有效解决软土地区路-涵过渡段沉降差异过大的问题,实现由沉降量小的水泥搅拌桩区向沉降量大的管桩区过渡,该研究可为变长桩-板结构在路-涵过渡段的应用和推广提供依据.

    道路工程变长桩-板结构路-涵过渡段试验沉降控制承载性状

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    海绵城市透水路面渗透性能衰减规律

    陈旺郑木莲高骞马越...
    12-21页
    查看更多>>摘要：为探究海绵城市不同典型道路的堵塞物对透水路面渗透性能的影响规律,以西安市为例选取典型城市道路(快速路、主干路、次干路、支路、人行道、停车场)搜集路表堵塞物并将其分成4类,通过筛分得到各类堵塞物的粒径分布,在室内按相同比例进行配制.采用2种透水沥青混合料(PAM)和3种透水水泥混凝土(PCC)结构,基于自主研发的渗透系数测试装置研究了4类堵塞物对不同结构透水路面渗透性能衰减的影响规律,并建立了不同透水路面渗水系数残留率与4种城市道路堵塞物质量的非线性关系模型.结果表明:透水路面的堵塞过程经历了快速堵塞、部分堵塞恢复、渐进堵塞3个阶段.不同场所堵塞物对透水路面渗透性能衰减作用由小到大依次为快速路和主干路、人行道、次干路和支路、停车场;停车场堵塞物更易造成透水路面堵塞,对应的粒径为1.18～9.5 mm,相同堵塞物下单层PAM结构的渗透性能衰减速率小于双层,且不同堵塞物对单层PAM的渗透性能衰减影响的差异性大于双层,单层PAM对不同类型堵塞物敏感性更高,建议在堵塞物种类复杂的区域使用双层PAM结构.相较于PAM,PCC具有更高的初始渗透系数,且在初期衰减速率更缓;而在后期,超过堵塞物临界质量时,衰减速率将加快,需密切关注PCC后期的堵塞物清理工作.

    道路工程透水路面堵塞渗透性能衰减渗水残留率海绵城市

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    集料化学成分/乳化沥青体系传质吸附

    杨玉晶孔令云
    22-32页
    查看更多>>摘要：为了探究集料化学成分、乳化剂含量、集料固含量对乳化沥青传质吸附的影响程度,测试了集料主要化学成分(SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3、CaO、CaCO3)的比表面积、表面能、pH值和碱值;应用正交设计法,设计了皂液/集料、乳化沥青/集料化学成分2个体系进行对比,测试了2种体系溶液的电导率,分析影响乳化沥青传质吸附的集料特性和电导率比值间的关联性.结果表明:就集料化学成分特性而言,各个特性值差异显著,可用于区分集料化学成分;就乳化沥青制备材料而言,乳化剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)溶液的电导率大于十八烷基三甲基氯化铵(STAC)溶液的电导率,稳定剂氯化钙溶液的电导率远大于聚乙烯醇溶液,pH调节剂溶液的电导率数值都比较大,随着乳化剂、稳定剂、pH调节剂溶液浓度的增加,三者电导率增幅明显;皂液在经过胶体磨剪切及离心机离心作用后,阳离子型(STAC)和阴离子型(SDBS)皂液的电导率较剪切和离心前变化幅度不大,推荐皂液离心时间15 min;皂液/集料体系的电导率总体上是大于乳化沥青/集料体系的电导率.集料化学成分是影响乳化沥青/集料体系传质吸附的显著因素,在阳离子型(STAC)乳化沥青中,Al2O3对其电导率比值影响最大,其集料化学成分特性pH值与电导率比值关联度明显;在阴离子型(SDBS)乳化沥青中,CaO、CaCO3对其电导率比值影响较大,其集料化学成分特性碱值与电导率比值关联明显.

    道路工程乳化沥青电导率集料吸附

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    盐渍土对泡沫轻质土强度及耐久性的影响

    姚运仕王嘉
    33-41页
    查看更多>>摘要：为了扩展泡沫轻质土材料在山西地区碱化软土路基上的应用,以泡沫轻质土为基础材料,研究砂粉、盐渍土、粉煤灰等掺和料对其抗压强度的影响,并对不同容重的泡沫轻质土试样进行了耐久性分析.结果表明:几种掺和料在单独添加时,泡沫轻质土的抗压强度均出现明显的下降趋势;将粉煤灰与盐渍土进行复配加入泡沫轻质土时,盐渍土会对粉煤灰产生一定的碱激活效应,盐渍土与粉煤灰的质量比为10％时,泡沫轻质土的56 d抗压强度最高,在容重为700 kg/m3时,抗压强度达到0.72 MPa;通过复配作用,掺和料在轻质土中的掺入比例可显著提高;当泡沫轻质土容重为800 kg/m3,且复配掺和料质量占胶凝材料质量比为40％时,轻质土基体具有较好的使用稳定性;泡沫轻质土材料可提高掺和料以及施工区域盐渍土使用比例的同时,还可优化材料性能且应用效果良好.该研究为盐渍土/粉煤灰在泡沫轻质土中的应用提供了一定的理论依据.

    道路工程泡沫轻质土软土路基盐渍土耐久性

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    常泰长江大桥塔柱偏心距增大系数的计算方法

    黄侨黄义理郑清刚宋晓东...
    42-51页
    查看更多>>摘要：为探究规范公式在计算空间钻石形桥塔塔肢偏心距增大系数时的适用性,并保证大跨度斜拉桥桥塔结构配筋设计的合理性,以常泰长江大桥为工程实例,对塔柱偏心距增大系数进行了计算分析.首先基于常泰长江大桥成桥状态确定了桥塔控制截面和计算工况,并对各国规范公式中的计算长度取值进行了对比研究,其次通过有限元分析和中、美、欧桥梁规范方法对桥塔塔肢构件偏心距增大系数进行了计算,最后对有限元计算结果和各规范计算结果进行了对比分析.研究结果表明:由于常泰长江大桥桥塔结构复杂,各塔肢边界条件并不清晰,采用各规范公式计算偏心距增大系数时,相关参数取值与构件实际情况存在一定差异,不宜将桥塔塔肢作为简单构件考虑;由于中、美、欧桥梁规范在确定偏心距增大系数时采用不同的计算方法,且各公式中参数及其取值存在差异,故基于各规范公式计算得到的桥塔各塔肢构件的偏心距增大系数相差较大;由于约束条件不同及长细比的差异,中塔肢规范计算结果均大于有限元计算结果,上、下塔肢按不同规范计算的结果趋势不相同.故进行类似复杂桥塔结构设计时,建议采用有限元方法对桥塔结构的偏心距增大系数进行数值模拟,以排除试验条件对规范公式的影响,规范方法可作为辅助校验手段,以保证桥塔构件配筋设计的合理性.

    桥梁工程计算方法对比有限元偏心距增大系数斜拉桥桥塔

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    基于卷积神经网络和迁移学习的钢桥病害识别

    朱劲松李欢王世芳
    52-63页
    查看更多>>摘要：针对钢桥病害识别效率低、精度不高的现状,提出了一种基于深度学习的钢结构表观病害识别方法.该方法将卷积神经网络Inception-v4和迁移学习相结合,分别采用迁移学习中特征提取和微调2种训练方式获得2种模型,并与全新训练的Inception-v4模型进行对比.首先,收集656幅钢桥病害图像,包括涂层劣化176幅,腐蚀173幅,焊缝开裂151幅,完好156幅,对其进行旋转、翻转、调整对比度等预处理,使数据集扩充至3 742幅,按照8∶1∶1的比例,划分训练集、验证集和测试集;然后,采用3 365幅钢桥病害图像分别对特征提取模型、微调模型与全新训练模型进行训练和验证,对比了批大小(batch-size)和学习率对模型训练效果的影响,并对这2个参数进行了优选;最后,采用377幅病害图像进行测试,得到特征提取模型、微调模型和全新训练模型训练一个时期(epoch)的时间分别为47.2、119.2、121.8 s,测试正确率分别为89.39％、97.88％与91.25％.结果表明:迁移学习的2种模型较全新训练模型,减少了数据的需求量,提高了运行效率和病害识别准确率;微调模型经历较少的epoch,便可达到较高的测试准确率,更适于钢桥病害识别的实际应用.

    桥梁工程钢桥病害识别卷积神经网络迁移学习Inception-v4图像处理

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    基于多特征融合的混凝土结构表面病害图像分类算法

    杨扬王连发张宇峰韩晓健...
    64-74页
    查看更多>>摘要：为提升混凝土表面开裂、露筋锈蚀和损伤3类病害图像分类效率与准确性,减少人工成本,提出了基于多特征融合的混凝土结构表面病害图像分类算法.该算法通过提取混凝土表面病害图像的纹理特征、灰度直方图特征、颜色特征,以支持向量机(SVM)为分类器,分别训练3类特征的病害图像分类模型,采用特征权重算法估计各个特征的权重系数,借助分类模型与权重系数估计病害图像类别划分的可信度值,根据最小误差原则将病害图像判定为可信度值最大的类别.设计了7组覆盖上述图像特征的特征融合方案,以2 400张病害图片为样本,训练了3种单一特征和4种多特征病害图像分类模型,并测试算法的准确性.结果表明:总体上,多特征融合分类模型对于混凝土表面病害图像分类准确率高于单一特征分类模型;基于多项式核函数,灰度+颜色+纹理特征融合分类模型分类效果最佳,平均分类准确率达到84％,较单一特征分类模型提升了7％;依赖于混凝土病害图像多特征的综合信息,灰度+颜色+纹理特征融合分类模型可将混凝土表面锈蚀和缺损的分类准确率提升至88％,多特征融合分类模型对于病害的分类判别稳定性显著优于单一特征分类模型.该研究可为混凝土表面病害图像分类提供有效方法,提升病害分类效率与准确性.

    桥梁工程分类算法多特征融合病害图像混凝土结构支持向量机

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    PC宽浅腹T梁计算方法与弯曲力学行为

    汤陈皓张岗侯永刚宋超杰...
    75-85页
    查看更多>>摘要：针对预应力混凝土(PC)宽浅腹T梁设计和应用中存在的问题,建立了确定PC宽浅腹T梁截面基本特性的计算方法和20 m跨径PC宽浅腹T梁桥的工程模型.采用经试验验证的数值模拟方法对选定的PC宽浅腹T梁的弯曲力学行为开展研究,揭示PC宽浅腹T梁在不同设计参数下的力学响应与空心板的协同工作性能,以及不同日照角度作用下的变形受力机理,并获取其抗弯性能响应规律和日照作用下的温度效应反馈特点.研究结果表明:建立的计算方法能够对PC宽浅腹T梁截面的基本参数进行快速计算;提高钢筋强度可有效提升PC宽浅腹T梁在屈服阶段的抗弯刚度和抗弯承载力,但仅提高混凝土强度或仅提高张拉预应力对梁体的全过程抗弯刚度和抗弯承载力的影响较小;PC宽浅腹T梁具备与空心板梁协同工作的性能,可用于替换病害严重的空心板梁;在日照大温差作用下,PC宽浅腹T梁会在跨中产生较大的弯曲上挠,并对主梁接缝处产生较大的拉应力,须增强其横向连接刚度,推荐采用增设钢筋网来改善接缝处开裂问题;PC宽浅腹T梁腹板内的温差应力分布形式呈指数函数,腹板局部温度分布较PC高薄腹T梁更为均匀;提出的温差应力分布公式简洁方便,易于工程应用;提出的设计建议可为此类桥梁的全寿命建造与安全运营提供理论依据.

    桥梁工程力学行为数值模拟预应力宽浅腹T梁温度效应

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    AS法主缆锚靴位置钢丝受力安全性能分析

    袁远翟晓亮冯云成吴琼...
    86-94页
    查看更多>>摘要：空中纺线(AS)法主缆纺丝时,钢丝通过绕过锚靴进行锚固,锚靴的半径通常较小,此时钢丝会产生较大的弯曲应力.为了对锚靴位置钢丝的受力安全性能进行分析,首先,采用单根无应力钢丝进行弯曲试验,验证钢丝绕小半径锚靴的弯曲应力与理论计算值.通过钢丝的拉伸试验得到钢丝实测的应力-应变曲线,将钢丝的本构关系简化为双折线的强化模型.将绕过锚靴表面的钢丝受力状态视为拉弯构件,计入材料非线性并采用条分法对设计索力下截面应变状态进行迭代求解.考虑钢丝对锚靴的径向压力会产生摩擦力阻碍钢丝的自由伸长,通过实体有限元模型分析钢丝与锚靴间的滑移状态,讨论不同摩擦因数对钢丝应变的影响.最后,考虑钢丝间的挤压引起钢丝截面的法向应变,采用修正本构关系的分层有限元模型讨论钢丝径向力作用下的应变.研究结果表明:根据条分法分析得到5、7 mm直径钢丝绕400 mm半径锚靴时截面的最大应变分别为1.315％和1.831％,当钢丝的极限应变为4％,锚靴位置钢丝的安全系数分别为3.04和2.19;考虑摩擦作用后钢丝的最终应变降低130×10-6～390×10-6,考虑钢丝互相挤压作用引起钢丝截面法向应变的增加量为140×10-6,径向力对钢丝的应变影响相对较小.

    桥梁工程塑性应变条分法有限元钢丝二次应力摩擦作用

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    混杂纤维混凝土螺栓剪力键疲劳性能

    何余良周仁甫胡立普曹宗勇...
    95-105页
    查看更多>>摘要：针对目前钢筋混凝土桥面板在车载反复作用下易开裂,以及焊钉剪力键锚固在混凝土中使得劣化桥面板难以更换问题,提出一种新型混杂纤维混凝土(HFRC)螺栓剪力键.为研究混杂纤维混凝土螺栓剪力键在疲劳荷载作用下的疲劳性能,设计4个推出试件(2个HFRC试件,2个普通混凝土(NC)试件)分别进行静载推出试验和疲劳推出试验;应用有限元ABAQUS,引入HFRC的本构关系以及螺栓孔与螺杆间隙的影响,建立HFRC螺栓剪力键基准有限元模型,将基准有限元模型计算结果导入疲劳分析软件FE-SAFE进行疲劳分析,并通过试验验证了其可行性;再应用有限元ABAQUS和疲劳分析软件FE-SAFE分析纤维、螺栓直径、混凝土强度等参数对HFRC螺栓剪力键疲劳寿命的影响,并对疲劳分析软件FE-SAFE计算结果进行非线性回归拟合.研究结果表明:掺入纤维后可以提高螺栓剪力键的承载力、初始刚度和疲劳寿命;静载破坏模式均为螺栓被剪断,在疲劳荷载作用下HFRC和NC推出试件破坏特征不同,HFRC试件为螺栓剪断,NC试件是混凝土板破坏;随着荷载幅值的增加,螺栓剪力键疲劳寿命减小;随着纤维掺入,螺栓直径增大以及混凝土强度的增加,螺栓剪力键疲劳寿命均增加.提出的HFRC螺栓剪力键疲劳寿命计算方法可为HFRC螺栓剪力键设计提供参考.

    桥梁工程混杂纤维混凝土螺栓剪力键疲劳试验疲劳寿命FE-SAFE

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