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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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    耦合场下陕北地区半刚性沥青路面力学响应分析

    申爱琴靳欣宽郭寅川何子明...
    1-11页
    查看更多>>摘要：针对陕北地区半刚性沥青路面裂缝等病害严重的问题,对其在实际温度场、动载及温度-动载耦合作用下的力学响应进行了分析.利用有限元分析软件ABAQUS,建立了基于实测参数的典型半刚性沥青路面结构三维有限元模型,分析其在实际温度场、动载及耦合场条件下路面结构的力学响应规律.通过现场检测进一步探究了该地区半刚性沥青路面的破坏机理,并与有限元模拟结果进行了对比验证.研究结果表明:温度场作用下,路面各结构层拉应力随温度呈现出规律性变化,路面下面层的拉应力最大,底基层的拉应力最小;春季比冬季时温差对路面结构的破坏更严重,面层最大拉应力达1.488 MPa,路面极易因受拉而开裂.动载作用下,结构层中将产生较大的拉应力、剪应力及拉应变,底基层拉应变可达30×10-6～40×10-6,较面层拉应变增大20×10-6以上,故易从底部产生反射裂缝;超载作用会增大路面各结构层的力学响应值,增幅可达20％.耦合场作用与单一因素作用相比,会显著增大路面各结构层的力学响应值,路面受力状态更为复杂;春季温差-动载耦合作用对路面结构的拉应力和拉应变指标更为不利,而冬季温差-动载耦合作用下路面结构具有更大的剪应力.现场调研和检测结果与有限元模拟结果吻合较好.研究结果可为同类地区半刚性沥青路面结构组合设计、病害预防及处治提供理论参考.

    道路工程半刚性沥青路面有限元分析温度场移动荷载动力响应

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    基于离散元方法的沥青路面温度应力计算方法及裂缝发育规律

    汤钧尧马涛郑彬双黄晓明...
    12-20页
    查看更多>>摘要：为合理表征沥青混合料的细观特性,并深入研究沥青混合料低温开裂过程中温度应力积累和裂缝扩展的细观机理,基于离散元程序PFC2D建立沥青混合料约束试件温度应力(TSRST)模拟试验方法.根据逆向体视学原理和概率论方法,引入沥青混合料三维体积级配与二维数量级配的转化关系,建立二维离散元虚拟试件;结合沥青混合料各组分之间的接触行为特点,赋予不同的接触本构模型,借助室内试验测定集料和沥青砂浆的宏观参数,推导得到不同温度下各相材料间的细观接触参数;通过TSRST模拟试验,分析试件内部温度场变化规律、温度应力曲线、细观接触力的分布特征以及低温开裂的细观机理.研究结果表明:TSRST离散元模拟和室内试验的结果具有较高的吻合度,断裂温度相对误差为3.7％,断裂强度相对误差为4.8％,TSRST模拟试验具有较高的准确性,能够作为试件低温抗裂性评价的可靠方法;试件的破坏可以分为3个阶段:①起裂阶段,在转化点温度前,试件内部个别接触点接触失效,对结构整体受力状况影响较小;②稳定扩展阶段,温度达到断裂温度前,随着温度的降低,接触力增加,裂缝沿试件薄弱部位发展,微裂缝数量缓慢稳定增长;③不稳定扩展阶段,温度达到断裂温度后,短时间内温度应力下降了 66％,裂缝总量增加了 132条,微裂缝已汇聚成可见的宏观裂缝,并沿着构造相对薄弱的位置快速扩展,导致试件失去整体承载力.

    道路工程温度应力计算离散元方法温度应力模拟试验低温开裂

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    赤泥基胶凝材料半柔性路面应用

    刘家庆谭茜文何延全郑锴...
    21-32页
    查看更多>>摘要：针对目前半柔性路面胶凝材料(如水泥基等)易溶蚀、高收缩、低流态等问题,将矿渣粉引入赤泥体系中进行复合,构建了赤泥-矿渣粉二元体系胶凝材料.为明确该胶凝材料的灌注效果、路用性能及抗滑功能性,采用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP)研究赤泥基胶凝材料在冻融循环下的重金属离子溶出情况;采用CT扫描和锥束滤波反投影重构的方式对灌浆养护7 d后的赤泥基半柔性路面进行效果评价;采用马歇尔稳定度试验、低温弯曲破坏试验和自主研发的轮式加速加载磨光机及配套试验,评价赤泥基半柔性路面的基本路用性能和抗滑功能.结果表明,赤泥和矿渣粉的掺量比为1∶1、水灰比为0.85时,赤泥基胶凝材料对基体沥青混合料灌浆效果最优;开发的赤泥基胶凝材料具有环境污染小、流动度好、力学强度高等优点;赤泥基胶凝材料灌注过后得到的半柔性沥青混合料灌浆效果良好,满足半柔性路面的各项技术标准,且适用于中国南方湿热多雨地区.在实际应用中,应在灌浆结束后对赤泥基半柔性路面进行表面处理以保证其抗滑性能.

    道路工程铺装材料半柔性路面赤泥基胶凝材料

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    煤矸石粉沥青混凝土路用性能试验

    张亚婕白领群吕海将陈渊召...
    33-42页
    查看更多>>摘要：为探究煤矸石粉替代矿粉的可行性及最佳替代量,分别采用不同替代量的煤矸石粉代替矿粉进行沥青混合料AC-16的路用性能分析.借助车辙试验、低温小梁弯曲试验、浸水马歇尔残留稳定度试验和冻融劈裂强度试验评价不同替代量煤矸石粉AC-16沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和水稳定性;采用三轴试验分析其抗剪强度;利用三点弯曲法分析其疲劳性能;并借助SEM和Image-Pro Plus对煤矸石粉和矿粉的微观结构进行对比,以揭示煤矸石粉对沥青胶浆的影响机理.研究结果表明:替代量(质量分数,下同)40％煤矸石粉沥青混合料高温稳定性、低温性能和水稳定性均满足规范要求,其动稳定度可达2 472次/mm;且抗剪强度和抗疲劳性能最优,其黏结力C和内摩擦角ψ分别为0.128 MPa和38.5°;煤矸石粉与矿粉相比,其比表面积大、强度低、针片状含量高,使得其在一定替代量下可显著改善沥青混合料的路用性能.

    道路工程路面工程煤矸石粉沥青混合料破坏机理微观分析形貌特征路用性能

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    拉力型锚杆合理锚固长度分析

    马天忠安子申周勇王正振...
    43-51页
    查看更多>>摘要：针对锚固系统的主要结构往往埋置于岩体内部,现有关于锚固段长度的计算公式过于繁琐,且岩土工程从业人员多采用经验法进行设计和施工的问题,采用理论推导与实际工程相结合的方法,从锚杆微元体的受力分析入手,给出锚固段微元体受力平衡方程,得到锚杆极限抗拔承载力的计算公式,并以此为基础推导出改进后的锚杆合理锚固长度计算公式.结合现行规范,给出拉力型锚杆合理锚固长度的有效变化范围;通过改变锚杆入射角的大小,结合锚杆内力几何关系分布图,推导得出锚杆倾角变化后的锚固段长度计算修正方法.探究锚杆杆体直径的变化规律,给出其合理的变化范围,并基于兰州市某实际边坡工程,验证该公式计算的锚固段合理锚固长度取值范围的合理性.研究结果表明:在同一支护结构中,入射角大的锚杆通常其锚固长度也有所增大,验证了提出的锚杆倾角变化后锚固段长度计算修正方法的合理性;得出影响锚杆抗拔能力的因素主要有界面抗剪强度参数、锚固段长度、钻孔直径等,但必须在一定范围内提高其数值,才可以有效提升支护体系的支护能力.

    道路工程边坡工程锚固系统锚固长度锚杆倾角杆体直径

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    锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算方法与修正公式

    张望喜解圆聪张倚天易伟建...
    52-61页
    查看更多>>摘要：针对钢管混凝土柱在服役期间遭受自然界的锈蚀作用,构件承载力下降的安全问题,通过.对比现有计算方法和非线性拟合,提出了考虑锈蚀率的承载力修正计算式.以锈蚀圆钢管混凝土短柱为研究对象,首先,搜集、整理国内外已有的试验数据,建立了锈蚀圆钢管混凝土短柱的轴压试验数据库.其次,依次对美国ANSI/AISC 360-16、日本AIJ、欧洲EN 1994-1-1:2004、中国DL/T 5085-1999和中国CECS 28-2012五个规范计算式以及3个考虑锈蚀影响的计算模型(Gao等、陈梦成等和花幼星模型)进行了承载力计算比较.最后,基于搜集的试验数据,以花幼星计算模型为基础,通过非线性拟合提出了考虑锈蚀率影响的承载力修正计算式,并结合中国设计习惯,转换为以设计值形式表示的锈蚀圆钢管混凝土短柱轴压承载力计算式.研究结果表明:所选的现有各钢管混凝土轴压承载力计算方法的计算值普遍小于试验值,总体偏于安全.在各国规范中,美国ANSI/AISC 360-16最为保守,而欧洲EN 1994-1-1:2004的计算值与试验值最为接近,从设计角度看,规范设计方法偏于保守有助于提高结构构件的安全储备;在各计算模型中,Gao等模型预测结果最为理想,其次为陈梦成等模型和花幼星模型;各方法计算值与试验值比值的变异系数均比较接近,离散程度相当,且最大相对偏差均在30％;经过验算,提出的修正计算式具有较好的计算精度、安全性和适用性.

    桥梁工程结构工程圆钢管混凝土短柱修正公式锈蚀承载力规范

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    加载速率对钢纤维与超高性能混凝土黏结性能的影响

    袁明吴晓娟颜东煌刘昀...
    62-72页
    查看更多>>摘要：为深入了解超高性能混凝土(UHPC)的黏结性能,进一步明确钢纤维与UHPC基体黏结界面在不同加载速率下的破坏方式,以及影响纤维速率敏感性的因素,分析不同加载速率下UHPC基体中嵌入高强度钢纤维的单纤维拉拔性能,以更深入了解UHPC的黏结性能.试验变量为纤维类型(直圆形、端钩形、波纹形)、加载速率(0.5～5 mm/min)和基体强度(77.10、90.50、111.33 MPa),共制作27组试件.在不同加载速率下,对纤维的最大拉应力、拉拔能、等效黏结强度和平均黏结强度等参数进行表征和分析,并在扫描电子显微镜(SEM)下对纤维拔出后的表观形态以及基体隧洞形貌进行观察和探讨.试验结果表明:不同纤维的拉拔性能从大到小依次为直圆形纤维、端钩形纤维、波纹形纤维;在SEM中观察到所有拔出纤维的表面上有不同程度的刮伤,附着微小的基体颗粒,基体隧洞产生了不同程度的微裂纹,端钩形纤维的拔出会造成拔出口附近的基体剥落;纤维的速率敏感性与基体强度有关,随着基体强度增加,直圆形纤维的速率敏感性先减小后增大,最大拔出荷载、拉拔功、等效黏结强度、材料的强度利用率分别提升了 42.9％、160.7％、160.8％、21％;端钩形纤维的速率敏感性减小,但最大拔出荷载达到了 226.71 MPa,材料的强度利用率高达134％;波纹形纤维的速率敏感性增大,最大断裂荷载增加了 8.9％,最大材料强度利用率达到68％;纤维的速率敏感性还与纤维种类有关,其速率敏感性从大到小依次为波纹形纤维、端钩形纤维、直圆形纤维.此外,UHPC基体具有速率敏感性,其速率敏感性与直圆形纤维和端钩形纤维呈正相关,与波纹形纤维呈负相关.该研究可为深入了解钢纤维增强超高性能混凝土的力学性能提供参考.

    桥梁工程超高性能混凝土钢纤维黏结性能加载速率基体强度

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    套筒埋置位置对预制拼装桥墩结构抗震性能影响

    顾箭峰向春燕黄民水卢海林...
    73-85页
    查看更多>>摘要：为研究套筒埋置位置对预拼桥墩结构抗震性能的影响,对套筒埋置于墩柱中部和顶部的2个预拼桥墩试件和1个现浇桥墩试件进行拟静力试验,对比分析预拼桥墩与现浇桥墩的抗震性能差异;基于此,利用有限元模拟接缝位于墩柱底部、中部和顶部及套筒埋置于各接缝上下的预拼桥墩结构,并从滞回曲线、骨架曲线、位移延性系数、耗能能力和刚度退化等指标定量分析各结构的抗震性能.研究结果表明:套筒埋置于墩柱中部和盖梁的预拼桥墩结构与现浇桥墩结构的破坏形态基本一致,均呈弯曲破坏特征,套筒连接可减缓预拼桥墩结构的斜裂缝产生及保护层剥落.接缝位于墩柱中部、底部和顶部的预拼桥墩结构承载力依次下降.接缝位于墩柱中部的预拼桥墩结构承载力略高于现浇桥墩,套筒埋置于盖梁的预拼桥墩结构承载力与现浇桥墩相当,套筒埋置于墩柱顶的预拼桥墩结构承载力最差.同一接缝位置的预拼桥墩,套筒埋置于接缝上的结构承载力高于套筒埋置于接缝下的结构.套筒埋置于承台和墩底的预拼桥墩结构延性较好,延性系数分别比现浇桥墩大7.7％和5.5％,套筒埋置于墩柱顶的预拼桥墩结构延性系数与现浇桥墩相当,其余试件延性性能均比现浇桥墩差.接缝位于墩柱中部、底部和顶部的预拼桥墩结构抗震性能依次减小,套筒埋置于墩柱中部并位于接缝之上的预拼桥墩结构抗震性能略优于现浇桥墩,埋置于墩柱中部并位于接缝之下的预拼桥墩结构抗震性能与现浇桥墩相当,而埋置于盖梁的预拼桥墩结构抗震性能最差.

    桥梁工程预拼桥墩拟静力试验抗震性能数值分析现浇桥墩

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    生态安全约束下基于"交通-信息"流的城市群空间网络结构

    马飞汪倩倩李永平孙启鹏...
    86-95页
    查看更多>>摘要：为实现区域生态安全保护与城市群可持续发展,推动城市群空间生态安全格局构建,首先,采用压力-状态-响应(pressure-state-response,PSR)模型建立城市生态安全指标体系,计算城市生态安全指数评估城市生态安全水平;在此基础上,结合城市综合质量和生态安全指数改进引力模型,构建城市群引力网络,结合城市间交通网络(铁路客运网络、公路客运网络)及信息网络全面表征城市间联系强度,构建城市群多维空间联系网络;最后,选取城市群网络密度、凝聚子群和度数中心度3个指标,从"整体-子网络-节点"三方面全方位分析城市群网络结构特征,并以关中平原城市群为例进行研究.结果表明:关中平原城市群生态安全整体等级不高,生态安全最高等级为临界安全级,已达预警状态,生态安全状况对关中平原城市群发展起约束作用,是城市群空间网络结构变动的重要影响因素;考虑生态安全约束的关中平原城市群综合网络空间联系格局是以西安市为中心的扇形网状格局;关中平原城市群整体网络密度较低,城市间联系不均衡,城市群网络整体呈现以西安市为中心、咸阳市为副中心的"核心-边缘"结构特征.基于研究结果对关中平原城市群提出3点发展建议:①提高生态环境治理投资,增加环境治理投资占GDP比重;②补齐单个交通网络发展短板,完善整个交通网络的结构;③定位边缘城市特色功能,强化非核心城市之间互动.

    交通工程网络结构PSR模型生态安全指数引力模型交通-信息流

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    基于TPB理论和结构方程模型的老年驾驶人安全培训

    郭凤香周怡雯李明远陈亮...
    96-104页
    查看更多>>摘要：为探究驾驶培训对老年驾驶人驾驶安全的影响,将"有无参加驾驶培训"作为影响驾驶人特性与交通安全关系的变量予以考虑,构建了基于计划行为理论(TPB)的驾驶培训模型,并采用结构方程模型(SEM)捕捉变量(如驾驶人年龄、驾驶行为、驾驶态度、危险驾驶倾向、训练水平等)之间的复杂关系,进一步验证了驾驶培训的必要性.研究结果表明:驾驶人年龄与训练水平对驾驶态度、驾驶行为特性和危险驾驶倾向具有显著影响;训练水平对驾驶行为特性的正向影响高于年龄对驾驶行为特性的负向影响,其对危险驾驶倾向的负向影响高于年龄对危险驾驶倾向的正向影响,参加培训更能改善老年驾驶人的驾驶行为特性并降低其危险驾驶倾向;驾驶态度对驾驶行为特性和危险驾驶倾向都有显著的间接影响,对驾驶行为特性具有正向影响,对危险驾驶倾向具有负向影响,驾驶人的驾驶行为特性和危险驾驶倾向更容易受到年龄的影响.基于计划行为理论的培训模型可以通过改变老年驾驶人驾驶态度来改变其驾驶行为特性,并提高其驾驶操作的稳定性和安全性,并且,调节训练水平从而改变驾驶态度对驾驶行为特性和危险驾驶倾向均有显著影响,因此,可通过调节训练水平和驾驶态度等方式加强对老年驾驶人的安全教育.

    交通工程交通安全驾驶培训老年驾驶人计划行为理论结构方程模型

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