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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
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    湿热地区水性环氧树脂对桥面板混凝土疲劳性能的改善

    郭寅川丑涛申爱琴张冲...
    1-10页
    查看更多>>摘要：为解决湿热地区桥面板混凝土抗弯拉强度和抗疲劳性能不足的问题,对浆体进行水化热测试,分析水性环氧树脂掺量对水泥水化过程的影响规律;在室内模拟湿热地区桥面板混凝土工作环境,设计抗弯拉强度试验和疲劳试验,研究水性环氧树脂掺量对桥面板混凝土抗弯拉强度和疲劳性能的影响,并对其疲劳寿命采用S-N曲线进行拟合,研究应力水平S与疲劳寿命N间的关系;采用扫描电镜(SEM)观测浆体内部结构变化及混凝土界面过渡区微观形貌,从微观角度对水性环氧树脂改性桥面板混凝土疲劳性能进行剖析.试验结果表明:水性环氧树脂能够降低浆体水化放热速率和放热总量,起到延缓水泥水化的作用,有利于避免因水化热过高导致混凝土早期开裂;水性环氧树脂明显提高了桥面板混凝土抗弯拉强度且延长了疲劳寿命,当水性环氧树脂掺量(质量分数,下同)为3％时,改善效果最明显,7 d抗弯拉强度较普通混凝土提高20.4％,同时在0.75应力水平下,疲劳寿命也提高了 1.7倍,S-N曲线可较好预估水性环氧树脂改善桥面板混凝土在不同应力水平下的疲劳寿命分布;水性环氧树脂改性桥面板混凝土内部分布着无规则形状的聚合物膜,与水泥石形成致密网状复合结构,增加了桥面板混凝土的黏聚性与保水性、细化了混凝土孔结构并可使混凝土界面过渡区更加紧实致密,有利于改善桥面板混凝土疲劳性能.

    道路工程水性环氧树脂湿热地区疲劳性能微观结构桥面板混凝土

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    沥青路面非显性结构完整性失效特性分析

    付军李忠杰杨荣琦贾大伟...
    11-20页
    查看更多>>摘要：为探明沥青路面服役状态早期性能演变机理,通过定义沥青路面非显性结构完整性的基本内涵,从微细观界面参数性能及亚临界裂纹的混沌演化角度,对沥青路面的非显性失效做出评定.考虑沥青与集料的细观界面过渡区界面厚度D、界面弹性模量E和界面强度F为非显性结构完整性直接参数,进行量纲一化处理,研究直接参数变化对沥青路面衰变的微细观影响.同时以细观尺度裂纹尖端J积分为间接参数,确定衰变加速与裂纹失稳扩展的临界状态.在实际算例分析中,将细观尺度下的沥青混合料简化为粗集料、沥青砂浆和界面组成的三相复合材料参数.基于跨尺度分析机理与主-子模型位移传递方法,建立了宏观-细观有限元模型,考虑500次循环车轴荷载作用时沥青路面局部细观力学响应,选取了 4处细观区域进行研究.初始设定量纲一化后单项参数[D]'与[F]'阈值为20％,[E]'的阈值为10％,超过单项阈值即可对界面性能产生一定影响.并采用相关算例实现了微裂纹萌生和动态演化模拟扩展过程,为非显性结构完整性的间接参数J积分评价提供了前置要素.结果表明:直接参数变化量超限度[ΔZ]'＞15％时,界面将产生非显性失效;即使不考虑直接参数与间接参数耦合作用,单一参数超限度会对直接参数变化量ΔZ失效产生直接影响,ΔZ失效严重度受各项参数叠加影响;断裂韧度Jc与ΔZ呈负相关,当△Z从5.32％增加到28.51％时,相应Jc从1.725下降到0.724 kJ/m2,即随着路面非显性结构失效情况加剧,沥青混合料界面性能下降,其断裂韧度也相应降低.基于双判据准则可以初步揭示直接参数与间接参数的影响效应,进而为沥青路面的非显性结构完整性失效评定提供支撑.该研究可为沥青路面早期失效拐点判定与预防性养护提供参考.

    道路工程沥青路面非显性结构完整性直接参数间接参数宏观-细观跨尺度分析

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    掺加钢渣的半刚性基层材料性能

    冀欣盛燕萍路再红辛德军...
    21-31页
    查看更多>>摘要：为了实现固体废弃物钢渣在半刚性基层材料中的合理利用,首先选用C-B-3型骨架密实型级配进行击实试验,根据7 d无侧限抗压强度结果优选出适宜的水泥掺量和钢渣掺量组合.其次,对优选组合的混合料进行了无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量以及抗收缩和抗冲刷性能测试.最后,分析不同养护龄期下水泥掺量和钢渣掺量对基层材料性能的影响,揭示水泥和钢渣在基层材料中的强度形成机理.研究结果表明:水泥掺量一定时,钢渣基层材料无侧限抗压强度随钢渣掺量的增加呈现先增大后减小的趋势.水泥掺量(质量分数,下同)为5％时,与未掺钢渣基层材料相比,养护7、14,28 d的45％钢渣掺量基层材料抗压强度分别提高6.8％、9.6％、6.0％;65％钢渣掺量基层材料则分别提高11.3％、15.4％、12.1％.5％水泥掺量下,养护28 d的45％和65％钢渣掺量基层混合料较未掺钢渣基层混合料冲刷质量损失率减小0.031％和0.046％;6％水泥掺量下则分别减小0.034％和0.041％.5％水泥掺量下,65％钢渣掺量的混合料较未掺钢渣时干缩系数减小52.4％,温缩系数提高26.9％;6％水泥掺量下则分别减小49.4％和提高31.6％.因此,在合理掺量下,钢渣基层力学性能和抗冲刷性能明显优于普通水泥稳定碎石,钢渣在一定程度上可改善基层材料的抗干燥收缩性能,但却不利于抗温度收缩性能.

    道路工程钢渣半刚性基层力学性能抗收缩性能抗冲刷性能

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    顺直河道双桥墩纵向桥段流场过剩切应力特征数值模拟

    齐洪亮袁天刚田伟平张晨光...
    32-42页
    查看更多>>摘要：为了揭示纵向桥墩跨径对河床附近过剩切应力特征的影响机理及规律,利用FLOW-3D软件,参考西汉(西安—汉中)高速公路纵向桥墩设计方案,采用定床方式对顺直河道双桥墩纵向桥段河床附近的过剩切应力进行了数值模拟,分析圆形桥墩直径对下游涡街影响范围长度的影响规律.以直径为0.04 m的圆柱桥墩模型为例,分析纵向桥跨径对河床附近水平面过剩切应力、各桥墩横断面过剩切应力及桥墩附近最大过剩切应力的影响,提出了显著影响河床附近过剩切应力的临界跨径及跨径对其影响规律.研究结果表明:当桥墩跨径小于28.5D(D为桥墩模型的直径)时,Kármán涡街的叠加效应对过剩切应力影响显著,且越靠近下游,影响越大;不同桥墩跨径时,各排桥墩横断面位置处,桥墩周围的过剩切应力与第1排桥墩横断面的过剩切应力相比,均有所降低,最大降幅达50％,靠近河岸区域的过剩切应力均有所增大,最大增幅达54％;桥墩跨径越小,各桥墩断面切应力值变化幅度越大,不同桥墩跨径时,第1排桥墩附近的最大过剩切应力值比较接近,最大过剩切应力系数约为0.95,且受跨径影响不大;桥墩跨径越小,纵向桥墩的遮蔽作用越明显,当桥墩跨径小于28.5D时,前3排桥墩附近的最大过剩切应力系数由0.95迅速降低至0.58,最终稳定于0.5左右;当桥墩跨径大于28.5D时,前2排桥墩附近最大过剩切应力系数由0.95迅速降低至0.72,最终稳定于0.7左右.

    桥梁工程双桥墩纵向桥过剩切应力顺直河道数值模拟CFD

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    重车各轮相干桥面激励的桥梁随机振动

    陈水生赵辉李锦华朱朝阳...
    43-55页
    查看更多>>摘要：为了研究重车各轮相干桥面不平顺激励对桥梁振动响应的影响,首先根据车辆左右轮的相干函数关系和前后轮的时间滞后关系,推导重车各轮桥面激励输入的功率谱矩阵,建立多轮多点桥面不平顺激励的频域模型.然后,以1辆四轴重车为研究对象,基于虚拟激励法分析重车各轮相干桥面激励对1座连续T梁桥振动响应的影响.研究结果表明:重车各轮相干增大了桥面不平顺的激励强度,引起桥梁振动响应的增加,且桥梁振动响应随着相干强度的提高而增大;不同相干函数模型的桥梁振动响应大小各不相同,但都能反映重车各轮相干桥面激励的桥梁振动响应规律;车辆各轮同步激励的桥梁振动响应最大,车辆各轮桥面激励相干的桥梁振动响应次之,而仅考虑重车各轮桥面激励时间滞后的桥梁振动响应最小;非平稳桥面激励的桥梁振动响应大于平稳激励,重车行驶的加速度和初始速度越大,桥梁振动响应就越大;不同荷载工况下,重车荷载直接作用的T梁振动响应大于非直接作用的T梁;桥梁振动响应随着桥面路况的恶化而增大,振动响应的均方根值成倍增加;多轴重车对桥面不平顺激励很敏感,相同的车辆载重量,桥梁振动响应随车辆轴数的增加而增大,且整体车引起的桥梁振动响应大于拖挂车.该研究结果不仅可为桥梁的建造和管养提供参考,而且为重车过桥的限速和限重提供了理论依据,充分表明加强桥面养护的必要性.

    桥梁工程桥梁随机振动虚拟激励法重车各轮相干桥面不平顺车桥耦合

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    轻型组合桥面UHPC-薄面层层间非线性分析

    李嘉刘凯王洋
    56-64页
    查看更多>>摘要：为研究轻型组合桥面进入非线性受力阶段后,超高性能混凝土(UHPC)-薄面层层间力学响应,以组合板试验为原型,采用ABAQUS软件建立钢-UHPC-薄面层的有限元模型.在已验证模型的基础上,开展组合板受弯全过程分析,将实桥设计车辆轴载通过UHPC层顶最大名义拉应力等效转化为组合板荷载,重点关注等效荷载下UHPC-薄面层层间应力分布特征,通过与实测层间滑移对比得到推荐的层间接触系数,分别考虑低温与高温状况、复合等效水平与竖向荷载计算值,以得到与实际桥面受力更接近的应力计算值,在此基础上对比线性模型与非线性模型计算结果的差异,并与实测层间抗剪强度进行对比以验证其安全性.研究结果表明:仿真计算得到的跨中荷载-位移曲线与试验结果吻合良好;弹性极限荷载和等效荷载分别为极限荷载的19.8％和28.5％,在等效荷载作用下组合板受力进入非线性;随摩擦因数增大,面层层底和UHPC层顶横向剪应力都随之增加,UHPC-聚合物混凝土超薄磨耗层(TPO)层间摩擦因数取4.0时更接近真实状态;非完全连续模型在常温下层间剪应力、拉拔力分别较完全连续模型计算值低20.3％和37.4％,在高温下低13.6％和31.6％;线性桥梁节段模型剪应力计算值较非线性模型在常温下高5.0％,在高温下低4.0％,两者差别不大,可满足工程精度要求,且都低于实测抗剪强度值.建议实际工程设计采用线性完全连续模型计算薄面层与UHPC层层间应力.

    桥梁工程组合桥面超高性能混凝土非线性有限元层间应力

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    基于管冷系统的大体积混凝土水化热时变温度效应

    侯炜宋一凡马超
    65-77页
    查看更多>>摘要：为研究大体积混凝土水化反应过程中的时变温度效应,以黄土地区亚洲第二高墩天宁沟特大桥为研究对象,建立主墩承台有限元模型,分析大体积混凝土承台水化热时变温度效应;通过数值模拟优化现场管冷系统,并布置温度传感器实测大体积混凝土承台内表时变温度场,验证所建立模型的准确性;在此基础上,分析混凝土入模温度、导热系数和表面对流系数对大体积混凝土承台内部绝热温升、表面温升和内表温差的影响.研究结果表明:有限元计算所得大体积混凝土承台内部绝热温升与实测结果基本吻合,但其出现时间较实测值滞后约60 h;受环境温度和保温措施的影响,大体积混凝土承台表面实测温度波动较大,内表温差也呈波动状态;混凝土入模温度与大体积混凝土承台内表最高温和内表温差线性相关,较低的混凝土入模温度能迅速降低混凝土最大绝热温升,绝热温升越大,混凝土入模温度对其内表最大温升和内表温差的影响越大;大体积混凝土承台最大绝热温升出现时间与混凝土导热系数对数相关,混凝土导热系数越大,其最大绝热温升越大;绝热温升受混凝土表面对流系数的影响较小,但混凝土结构进入降温阶段后,其表面对流系数越大,内部温度降低速率越快;混凝土表面温升受其表面对流系数的影响较大,混凝土表面对流系数越小,其表面最大温升越大,结构进入降温阶段后,混凝土表面温度降低速率越快.

    桥梁工程大体积混凝土水化热温度效应绝热温升内表温差

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    复杂应力耦合作用下斜拉桥正交异性桥面板疲劳断裂

    张鹏飞殷志欢常军
    78-89页
    查看更多>>摘要：为研究随机车辆荷载与焊接残余应力等复杂应力耦合作用下,斜拉桥主梁正交异性桥面板焊接细节的疲劳断裂性能,以苏通长江大桥为工程背景,在调研统计交通量的基础上,基于Monte-Carlo 法建立随机车辆荷载模型,分析随机车辆荷载作用下正交异性桥面板焊接细节的力学行为;基于ANSYS有限元软件,建立焊接细节热分析模型,模拟焊接加热过程与冷却过程,获得焊趾附近残余应力分布.将焊接残余应力作为初始应力,采用数值模拟获得随机车辆荷载与焊接残余应力耦合作用下正交异性桥面板焊接细节的疲劳应力谱.基于双参数疲劳裂纹扩展模型,考虑疲劳裂纹扩展裂纹闭合效应,分析随机车辆荷载与焊接残余应力耦合作用下,正交异性桥面板焊接细节疲劳裂纹扩展行为.结果表明:焊接残余应力与随机车辆荷载耦合作用下,焊接细节疲劳应力幅值远大于车辆荷载作用的应力幅值;在随机车辆荷载与焊接残余应力耦合作用下,正交异性桥面板顶板与U肋焊接节点的剩余疲劳寿命随裂纹长度的增大而下降;焊接残余应力的存在极大地降低了焊接节点的疲劳寿命,与仅考虑随机车辆荷载作用下焊接节点的疲劳寿命相比,焊接残余应力与车辆荷载应力耦合作用下的疲劳寿命下降30％～40％,且疲劳寿命降低幅度随残余应力的增大而增大.

    桥梁工程随机车辆荷载残余应力耦合作用疲劳裂纹扩展焊接

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    基于深度确定性策略梯度的队列纵向协同控制策略

    闵海根杨一鸣王武祺方煜坤...
    90-100页
    查看更多>>摘要：为了解决车辆队列控制中的车辆连续精确控制问题和行驶过程中车辆队列纵向稳定性问题,提出了 一种在中等速度环境下基于深度强化学习(deep reinforcement learning,DRL)的车辆队列纵向控制策略.该策略充分考虑了影响队列安全的车辆距离、车辆速度和车辆加速度3个关键影响因素,并将车辆动力学和舒适性作为策略学习过程中的约束条件.首先,建立基于强化学习的车辆队列纵向控制模型.其次,提出一个深度强化学习过程来进行队列纵向控制策略的迭代,最终目标为获得车辆的最优控制策略;并且设计了一个多 目标的奖励函数,该函数综合了距离误差、速度误差和加速度约束对应的奖励.最后,采用深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gra-dient,DDPG)求解队列纵向控制问题,该算法将动作-评价(actor-critic,AC)网络的优点与深度Q网络(deep Q-network,DQN)的优点相结合,有效解决连续状态空间和连续动作空间上的车辆队列控制问题;并设计和训练了基于DDPG的队列控制模型用于队列纵向控制,验证该控制策略的有效性.结果表明:提出的基于强化学习的队列控制方法具有和分布式模型预测控制算法相当的控制精度,并能在"前车-领航车跟随"通信拓扑下实现队列的串稳定性.

    交通工程深度强化学习队列纵向控制深度确定性策略梯度队列稳定性

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    基于知识图谱的老年人出行行为特征研究进展

    严海金瑞欣李涛
    101-114页
    查看更多>>摘要：为全面了解老年人的出行行为特征现有的研究进展,运用知识图谱分析和传统文献研究相结合的方法,通过Web of Science核心合集数据库和CNKI知网数据库,获取了在1993～2020年间出版的老年人出行研究相关中英文文献,分别为303篇和367篇(数据采集的最后时间均为2020年8月16日).重点探讨了近10年老年人出行研究现状,并利用知识图谱展示研究的发展进程和前沿热点,并基于关键词图谱分析,从数据类型与方法模型、老年人出行行为特征分析、保障或促进老年人出行的策略3个方面总结归纳现有研究成果.结果表明:在数据类型方面,大多采用出行调查数据,对大数据挖掘深度不够,有限的研究使用了开源或多源数据;在分析方法与模型的选取上,多使用描述性统计方法或数理模型,缺乏多学科视角下的综合性分析.在出行行为特征分析方面,关于灵活交通服务和新兴出行方式的研究较少,影响因素的研究多集中于可直接观测的社会人口统计学因素和环境因素,关于心理因素等潜变量因素相对较少.在策略层面上,将其归纳为空间规划、交通规划、政策3个方面,缺少智能化精细化的交通需求管理等方面的策略.未来的研究可以立足于中国国情,从不同社会维度出发,满足老年人的出行需求,通过多样化方法融合多源数据进行分析,全面、准确地描述老年人的出行行为特征,为完善和制定改善老年人出行的人性化策略提供依据.

    交通工程出行行为综述老年人知识图谱交通策略

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