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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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收录年代

    环氧树脂在道路工程中的应用研究进展

    况栋梁赵喆吴永畅曾正源...
    1-19页
    查看更多>>摘要：为了深入探讨环氧树脂的分类与组成和其在道路工程中的不同应用,首先概述环氧树脂的分类与组成,总结常用固化剂类型及其优缺点,并介绍一种新型的类玻璃高分子型环氧树脂材料.不同于传统环氧树脂,类玻璃高分子型环氧树脂特有的动态共价键赋予其可再生利用的可能性,进一步增大了环氧树脂在道路工程领域的应用潜力.其次,指明环氧树脂的开环机理、聚合机理和网络形成理论,为环氧树脂的实际复合工艺提供科学指导.然后,对环氧沥青的结构、性能、分类进行概述并探讨国内外学者对环氧沥青的主要改性方法,及其在相容性、柔韧性和容留时间方面的主要问题,总结现有的改进技术与手段.最后,综述环氧树脂在桥梁工程、隧道工程和铺面工程中的应用实例和研究现状,通过阐述环氧树脂在道路工程中的不同应用方法和应用场景,展示其在道路工程领域中的应用潜力和应用价值.研究结果表明:环氧树脂在道路工程中表现出优异的性能和极大的应用潜力,针对类玻璃环氧树脂的可再生性和可修复性,未来研究应进一步重点关注这些领域,以推动环氧树脂材料的持续发展和创新应用,为道路工程材料的创新和应用提供重要的理论和实践基础.

    道路工程环氧树脂综述固化机理相容性柔韧性容留时间类玻璃高分子

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    基于全寿命周期的钢渣沥青混合料环境及经济效益分析

    王宏祥黄毅查旭东
    20-33页
    查看更多>>摘要：为对比分析钢渣沥青混合料环境及经济效益、推动钢渣在道路工程建设中的资源化利用,采用生命周期分析方法,基于湖南省某高速公路工程实例的活动数据和定额数据,量化钢渣沥青混合料和常规沥青混合料(AC-13C、AC-20C)的能耗及碳排放,对比分析钢渣替代不同天然集料(玄武岩和石灰岩)分别用于沥青路面上面层和中面层的环境效益.基于钢渣所含碱土矿物自发的碳酸化反应,探讨实验室条件下钢渣的固碳潜能.此外,采用效益-费用分析法比较钢渣沥青混合料和常规沥青混合料的建设成本及运营期养护成本,研究钢渣运距对工程造价的影响,提出钢渣的最大经济运距.研究结果表明:每1 000 m3钢渣沥青混合料AC-13C和AC-20C在建设期全过程的碳排放量分别为157.11、148.22 t,相较于常规沥青混合料分别降低12.20％和增加3.08％,其中钢渣沥青混合料AC-13C和AC-20C在原材料生产及运输环节的碳排放量分别为80.25、73.50 t,占建设期全过程的比例分别为51.08％和49.60％;钢渣固碳潜能巨大,每吨钢渣的理论最大固碳量为0.33～0.48 t,经济效益分析结果表明,上面层钢渣沥青混合料AC-13C建设成本和养护费用分别为每年42.0、8.8元/m2,比常规玄武岩沥青混合料每年节约了 6.8、3.6元/m2,而钢渣沥青混合料中面层AC-20C的建设成本为每年57.6元/m2,略高于常规中面层石灰岩沥青混合料的每年54.0元/m2;钢渣的运距是影响环境和经济效益的关键因素,当运距分别超过171.8、225.0 km,钢渣沥青混合料上面层在碳排放和建设成本方面的优势将消失;在实际应用中,建议将钢渣在生产地附近利用,且替代玄武岩应用于沥青路面上面层,以最大程度发挥其环境和经济效益.

    道路工程钢渣沥青混合料碳排放费用年值固碳潜能

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    CTB-50水泥稳定碎石垂直振动试验方法

    蒋应军李升李明杰杨明...
    34-42页
    查看更多>>摘要：为准确评价最大粒径为53 mm的水泥稳定碎石(CTB-50)的物理力学性质,采用理论分析和室内试验,研究了试件尺寸对CTB-50力学强度测试值的影响,分析了垂直振动试验仪(VVTE)振动参数对CTB-50干密度和级配的影响,开发了 CTB-50垂直振动试验方法(VVTM),并通过与现场芯样力学性质对比验证了 VVTM可靠性.研究结果表明:随试件尺寸增大,试件松散区的界面效应减弱,试件有效承压面积增大,表现为CTB-50强度测试值增大,当试件尺寸达到200 mm(直径Φ)×200 mm(高h)时,增大试件尺寸对强度不再有显著影响;随工作频率增大,CTB-50干密度先显著增大,当工作频率超过32 Hz时,干密度不再随之变化;随工作质量增大,CTB-50干密度近似抛物线变化,当工作质量为302 kg时干密度达最大,且上车质量122 kg、下车质量180 kg时振动对级配破坏较小;随振动时间延长,CTB-50干密度先显著增大,振动时间超过165 s时干密度不再随之变化.建议CTB-50圆柱体试件尺寸为Φ200 mm×h200 mm,VVTE振动参数为工作频率32 Hz、工作质量302 kg(上车质量122 kg、下车质量180 kg)、名义振幅1.2 mm,确定最大干密度和最佳含水率的振动时间为165 s、制备圆柱体试件的振动时间为120 s;CTB-50的VVTM试件力学强度和现场芯样的相关性达91％.采用垂直振动试验方法成型CTB-50试件合理可行.

    道路工程路面基层超大粒径水泥稳定碎石垂直振动试验方法力学强度

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    公路施工便道圆曲线半径与加宽设计指标

    杨永红朱冠儒王醇郑涛...
    43-53页
    查看更多>>摘要：为补充便道线形设计指标选择依据,提高便道建设质量和通行安全,从便道运输车辆特点出发,研究便道半径与加宽2个平曲线关键指标.首先,调研中国9条高速公路及1条省道建设工程中的便道建设情况,选用挖掘机、自卸车、半挂汽车列车和运梁车作为代表车型.然后,根据车辆结构与道路几何关系计算车辆空间通过性,得到自卸车、半挂车和运梁车3种代表车型加宽值设置要求和半径通过性限值,提出基于重型车辆重心后移的自卸车和半挂汽车列车横向稳定性验算方法.最后,对比横向摩擦因数为0.3和0.8的2种便道在不同超高条件下受横向稳定性限制的圆曲线半径值与采用公路横向力系数计算所得的半径值,并推荐出对应代表车型的平曲线关键指标以供便道设计参考.研究结果表明:自卸车与半挂汽车列车半径通过性限值为12 m,整体式运梁车为48 m,牵引式运梁车为14.5 m,具体车型要求的便道半径与加宽值差别较大;影响车辆横向稳定性主要因素为速度、重心位置和路面摩擦因数,在路面横向摩擦因数为0.3情况下,车辆较容易发生横向滑移,在路面横向摩擦因数为0.8情况下,车辆较容易发生横向倾覆;提高超高可显著降低一般最小半径值,对横向稳定性影响较小;自卸车和半挂汽车列车转向半径采用横向力系数计算所得值均符合横向稳定要求.

    道路工程施工便道圆曲线半径加宽值通过性转向稳定性

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    直圆连接路段K型线与回旋线对比分析

    潘兵宏石蒙蒙田鑫
    54-65页
    查看更多>>摘要：为了从多个维度对比直圆连接路段回旋线与K型线的差异,分析对比K型线与回旋线在横向运动、侧倾运动和横摆运动3个自由度下的动力学差异,验证K型线作为缓和曲线的可行性的同时,研究分析车辆在基于K型线的直圆连接路段上的行车稳定性.利用K型线航向角特点,从微分和解析几何角度分析验证K型线和回旋线的曲率及曲率变化率状态.利用动力学软件CarSim对5种基于不同设计速度建立的道路模型进行仿真模拟,选取车辆横向加速度、车辆侧倾角、车辆横摆角及车辆方向盘转角4个指标作为评价依据,分析车辆在由2种不同缓和曲线连接的直圆连接路段上行驶时,其行车稳定性、驾驶人舒适性的状态差异.采用熵值法对各指标进行赋权,综合比较由K型线和回旋线连接的直圆路段的优劣.研究结果表明:K型线具有曲率及曲率变化率连续的优点;在设计指标相同条件下,K型线上车辆的各维度稳定参数均满足现有《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)要求,且优于回旋线;随着设计速度的减小,K型线与回旋线之间的差异愈加明显,K型线在行车稳定性和舒适性方面的优势愈显著;在设计速度相同的前提下,K型线在驾驶稳定性、驾驶人行车舒适性方面整体优于回旋线;在设计速度较小时,K型线的优势更显著,可将K型线应用于设计速度较小的道路线形设计中,以保证并提高道路行车的稳定性及舒适性.

    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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    基于DC-Unet的混凝土桥梁表观裂缝识别方法

    马亚飞孙文康何羽王磊...
    66-75页
    查看更多>>摘要：为解决服役混凝土桥梁表观损伤检测存在误检率高、受背景噪声影响大等问题,提出一种基于DC-Unet的表观裂缝识别方法.首先,使用密集残差连接模块(DRCM)替换U-net模型中每次下采样和上采样前以及最后1×1卷积前的卷积操作,增加了模型深度;其次,在模型第1次上采样前的位置融入空洞空间池化金字塔模块,扩大了模型感受野,提升了模型获取多层次表观裂缝特征的能力;最后,将结合了空间和通道的注意力模块以残差连接的方式融入DRCM结构中,提高了模型对表观裂缝特征区域的关注,使用Labelme软件标注50张3 648像素×2 736像素分辨率的表观裂缝图像,基于窗口滑动算法构建了包含1 347张混凝土表观裂缝图像及标签图像的TimCracks数据集,将提出的表观裂缝识别方法与U-net模型、SegNet模型、U-net++模型、传统OTSU阈值分割算法和基于Canny算子的边缘检测算法进行了比较.结果表明:提出的方法能准确分割识别混凝土桥梁表观裂缝,具有精度高和抗噪性好等优势,在表观裂缝图像背景存在涂层干扰及不光滑褶皱状况下均可有效降低误检率,裂缝识别准确率、交并比和F1-score分别达96.28％、73.80％和84.91％,3个评价指标较U-net模型、SegNet模型、U-net++模型均有提升,与传统裂缝分割算法相比,提出的DC-Unet网络解决了传统方法的误检问题,能将裂缝从涂层背景中有效分割.

    桥梁工程混凝土裂缝U-net结构密集残差连接空洞空间池化金字塔损伤检测

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    矩形钢管混凝土连续组合桁梁破坏模式

    马国纲蒲北辰姜磊刘永健...
    76-92页
    查看更多>>摘要：为了对矩形钢管混凝土组合桁梁桥工程设计提供参考并助力该桥型的进一步推广应用,采用与试验结果相验证的有限元方法对矩形钢管混凝土连续组合桁梁主桁应力、混凝土桥面板应力、桥面板钢筋应力、核心混凝土应力、杆件屈服进程、杆件塑性变形进行失效全过程分析.基于截面塑性铰模型提出矩形钢管混凝土连续组合桁梁合理破坏机制;以截面刚度、承载力、结构是否发生合理破坏模式为评价指标,对桥面板配筋率、桥面板厚度、腹杆和弦杆壁厚比、弦杆内填混凝土强度等级等一系列设计参数合理取值范围展开研究.研究结果表明:桥面板配筋率合理取值宜为1.39％～2.31％;桥面板厚度对组合桁梁负弯矩区承载力影响更为明显;腹杆与弦杆壁厚比a的合理分布为0.667～1.0;中支点下弦杆、跨中上弦杆内填混凝土强度等级的提高对提升组合桁梁刚度和承载力效应更为显著.

    桥梁工程矩形钢管混凝土连续组合桁梁有限元失效全过程塑性铰模型破坏机制

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    超高性能混凝土断裂全过程声发射分形特征及损伤机理

    袁明邓俊杰刘昀颜东煌...
    93-103页
    查看更多>>摘要：为研究超高性能混凝土(UHPC)轴拉破坏全过程的声发射(AE)机理和分形特征,首先,开展了不同钢纤维(端钩形、微波纹形和直圆形)增强的UHPC轴拉试件破坏试验,得到UHPC轴拉破坏过程中的声发射信号;其次,利用快速傅里叶变换计算信号的主频,分析主频在试验过程中的分布特征;然后,基于分形理论利用分形盒维度计算方法对信号进行分形分析,并探究分形盒维度与主频之间的关联性;最后,利用小波包变换方法计算破坏过程中的平均频带能量,分析不同应力状态下各频带能量的演变规律.试验结果表明:变形纤维的端钩和波纹与基体滑移过程产生较高的主频信号,而直圆纤维与基体滑移过程产生较低的主频信号;试件破坏阶段主频段信号分布增多,但依然以基体微裂和钢纤维相对滑移为主;分形盒维度在试件开裂前分布较集中,且在即将破坏时分形盒维度增大,开裂后变分散,新生微裂纹产生的信号分形盒维度与开裂前类似,宏观裂纹扩展产生的信号分形盒维度降低;平均分形盒维度随主频的增大而增大,呈近似二阶多项式变化,主频越高的信号复杂程度越高;AE信号能量集中于1～4频段,不同纤维增强试件的主要能量在频段上的分布不同,但在即将破坏时所有试件能量均由低频向高频转变.说明声发射信号具有良好的分形特征,且能很好地反映UHPC轴拉破坏过程中的损伤特性.

    桥梁工程超高性能混凝土声发射裂缝扩展信号分类波形分形频谱特征

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    顶管隧道上穿既有地铁隧道影响机制

    翁效林温博徐君辉秦婧婧...
    104-115页
    查看更多>>摘要：为了研究顶管隧道上穿既有地铁隧道施工对既有隧道及周围土体的影响,以电缆隧道上跨西安地铁5号线为研究背景,基于自主设计室内顶管顶进试验装置,采用模型试验和有限元数值模拟相结合的方法研究顶管隧道上跨既有地铁隧道影响机制.试验主要对地表位移、既有隧道应变和既有隧道上方的土压力进行分析,并通过数值模拟对模型试验进行补充研究和对比验证.研究结果表明:地表位移与顶管隧道的埋置深度成反比,当新建隧道埋深小于1.5D(D为隧道直径)时,埋深对地表位移影响较大;顶管轴线两侧土体变化趋势基本对称,与顶管轴线距离越大,土体变形量越小;顶管隧道施工对既有隧道引起位移变化的影响主要集中在顶管正交于既有隧道的位置,既有隧道随着顶管隧道的顶进,逐渐呈隆起状态,并且隧道的拱腰位置隆起要早于拱顶;隧道拱顶纵向最大附加应变均发生在隧道中部即对称面位置,且离顶管隧道轴线越近,附加应变变化也越大;附加应变的变化与夹土层厚度成反比;因试验中有多种客观因素的影响,数值模拟和模型试验的结果虽在数值上有一定差异,但变化规律存在着一致性,由此进一步验证了模型试验结论的可靠性.

    隧道工程顶管上跨试验研究数值模拟地表位移受力变形

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    基于BIM的公路隧道结构状态可视化系统

    钱超李帅李虎雄罗彦斌...
    116-124页
    查看更多>>摘要：在公路隧道建设及运营过程中,为掌握隧道结构状态变化规律,通常通过监测隧道结构的沉降、变形和受力等数据,分析隧道结构的变形情况,预测隧道结构变化趋势.在上述数据分析过程中,通常将所采集数据通过离线方式导入Excel、Origin等软件中进行分析并将结果进行图表展示.针对其存在的数据分析时效滞后、利用效率低、状态结果获取复杂等不足,将建筑信息模型(BIM)技术与隧道监控量测信息相结合,设计并开发公路隧道结构状态可视化系统.研究公路隧道土建结构及相关规范对隧道工程构件的划分,提出隧道模型构件分类方式,并以此为基础构建隧道BIM、设计隧道构件及结构状态监测传感器的编码方式;参照现有隧道稳定性判定的研究,提出基于隧道结构状态系数的结构状态等级划分方法,同时设计结构状态数据的可视化映射方案及关联BIM方法;以隧道三维空间模型、隧道结构信息及状态监测数据库为基础,结合三阶段可视化流程在Unity 3D引擎中实现公路隧道结构状态的三维可视化;采用B/S架构,在云服务器中实现监控量测数据的云端管理及可视化系统部署.依托宝汉(宝鸡—汉中)高速连城山隧道,验证了隧道结构状态三维可视化、结构状态正向仿真等系统功能,可为提升公路隧道全生命周期数字化管理水平提供技术支撑.

    隧道工程数据可视化BIM数字化管理结构状态

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