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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
收录年代

    PU软段结构类型对PU改性沥青性能的影响

    张增平黄婷朱友信吕文江...
    1-9页
    查看更多>>摘要：为探究聚氨酯(PU)改性沥青软段结构与其性能之间的关联性,促进PU改性沥青在实际道路工程中的应用,分别选用聚己二酸乙二醇酯二醇(PEA)、聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)两种多元醇作为软段结构,以二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和对二邻氯苯胺甲烷(MOCA)为硬段结构制备PU预聚体及PU改性沥青.采用针入度、软化点及延度试验观察不同软段结构对PU改性沥青物理性能的提升效果,并通过动态剪切流变(DSR)试验、弯曲流变仪(BBR)试验分析2种类型PU改性沥青的流变性能.借助红外光谱(FTIR)试验和差示扫描量热(DSC)试验,探究不同软段结构PU改性沥青性能的微观机理.结果 表明:不同软段结构对PU改性沥青性能改善效果存在差异,其中,聚酯型多元醇PEA作为PU预聚体软段结构可有效改善PU改性沥青的高温性能,聚醚型多元醇PTMEG则对PU改性沥青的低温性能提升效果显著;对比2种PU改性沥青红外光谱,发现聚酯型PU改性沥青FTIR曲线中具有更高的酯基(—C=O)吸收峰峰值,而聚醚型PU改性沥青中醚基(C—O—C)吸收峰更显著,官能团的差异导致不同软段结构类型对PU改性沥青性能提升效果存在差异;此外,使用玻璃态转化温度Tg衡量PU改性沥青低温性能时,使用聚醚型PU改性沥青低温性能优于聚酯型PU改性沥青.因此,在实际应用PU改性沥青时可根据性能要求选择相应的多元醇作为软段结构制备PU预聚体.

    道路工程聚氨酯改性沥青软段结构改性机理流变性能

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    内蒙古高纬度地区公路沥青路面水热过程

    张洪伟王学营赵鑫郭颖...
    10-18页
    查看更多>>摘要：为掌握内蒙古高纬度多年冻土区公路冻胀特性的影响因素及变化规律,依托国道G331线室韦—拉布大林公路进行了路基及路面温度、水分的现场实测,分析沥青路面结构的冻融过程、水分分布特征和水热相互作用,同时基于多孔介质传热传质理论,分析路面结构层内未冻水的迁移行为.研究结果表明:沥青路面表层的吸热作用和基层结构的储热行为使得路面结构层表现出显著的吸热储热效应,在此作用下,路基一般表现为明显的双向融化现象.路面温度场具有显著的双峰特征,极端温度出现频率较高,高温峰和低温峰的分布频率分别为20％和15％.在路面结构热效应的影响下,路面内水分迁移非常活跃,液态含水量表现出显著的季节变化特征.暖季时,液态含水量较高;冷季时,水冰相变,液态含水量急剧减小.沿深度方向,液态含水量呈不连续状态分布.底基层是路面结构层内水分聚集的主要区域,基层处的含水量较小.在外界冻融循环的影响下,基层和底基层内液态含水量均表现出不同程度的滞回现象,液态水的滞回现象主要发生在-10℃以上,降温期的液态含水量稍高于升温期.沥青路面基层发生未冻水的单向迁移行为,而底基层发生未冻水的双向迁移行为.

    道路工程冻融循环水热过程滞回现象现场观测

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    黄土地区桥梁灌注桩桩侧-桩端联合压浆模型试验

    薛振年冯泓鸣任晨宁周志军...
    19-28页
    查看更多>>摘要：为研究桩侧-桩端联合压浆技术对黄土地区桥梁灌注桩桩基承载特性的影响,基于传统压浆装置,开发出新型桩侧-桩端联合压浆装置,通过对3根不同压浆方式的模型桩开展室内模型试验,分析不同压浆方式下各模型桩承载力、轴力、侧摩阻力变化曲线,评价新型联合压浆装置的压浆效果,并在静载试验后开挖模型箱,获得浆脉的分布情况,分析浆液在黄土中的扩散规律,探究联合压浆技术对黄土地区桩基承载特性的提升机理.结果 表明:桩侧-桩端联合压浆技术对黄土地区桩基承载力的提升效果优于桩端压浆技术,相比于常规模型桩S1,桩端压浆桩S2的极限承载力提高29％,桩侧-桩端联合压浆桩S3在相同注浆量情况下极限承载力提高71％;极限荷载下,S1、S2、S3桩端阻比分别为19.2％、43.33％、34.9％,侧阻比分别为80.80％、56.67％、65.1％;桩侧-桩端联合压浆技术改变了黄土地区桩基侧摩阻力曲线"两头小中间大"的特征,表现出两头大中间小的R形,整体数值得到提升,且异步发挥的特点得到改善;无论何种压浆方式,浆液在黄土中的扩散方式均以压密和劈裂注浆为主,桩端压浆桩和联合压浆桩的桩底均形成圆柱状浆土固化物和3条形状明显的浆脉,同时联合压浆桩浆液上返高度达60 cm,使下部桩身的平均直径增大1～1.5 cm,联合压浆喷头的压浆效果显著,可为黄土地区桩基联合压浆的设计与施工提供参考.

    道路工程桩侧-桩端联合压浆模型试验桥梁灌注桩侧摩阻力

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    HDPE土工格室整体力学性能大型双轴拉伸试验

    麻佳宋玲刘杰王斌...
    29-38页
    查看更多>>摘要：为了研究土工格室材料力学特性和变形规律,选择多组不同尺寸的高密度聚乙烯(HDPE)土工格室进行拉伸试验测试.首先,使用万能试验机分别对不同高度的条带进行拉伸试验,研究高度对条带强度的影响;然后,用节点拉伸试验机分别对不同高度土工格室节点进行拉伸,研究条带强度与节点强度之间的关系;最后,通过自主研发的双轴拉伸试验装置,以粒子图像测速(PIV)系统和电镜试验为测试途径,开展了土工格室大型双轴拉伸试验,提出了整体强度与条带强度力学特性模型.结果 表明:HDPE土工格室整体变形包括节点变形和条带变形,土工格室条带伸长率与整体伸长率具有协同性,但条带伸长率小于整体伸长率,且前者一定时,高度大的土工格室整体伸长率较大;土工格室的整体强度与节点强度及条带强度有关,高度越大、每延米节点个数越多,土工格室具有更高的整体强度;双轴拉伸试验中节点先于条带破坏,因此,土工格室破坏强度由节点强度决定,拉伸破坏以后条带呈多纤维与拉伸方向同向分布,节点呈多层面撕裂状态,电镜试验也印证了这一观点.在工程设计中,土工格室设计强度的选择应注重节点强度与条带强度的匹配关系.

    道路工程路基工程土工格室双向拉伸试验条带节点力学性能

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    基于机器学习的中小跨径桥梁技术状况评估

    乔朋梁志强徐凯钟承星...
    39-52页
    查看更多>>摘要：针对基于规范方法的公路桥梁技术状况评估需要人为确定各因素影响权重的问题,提出了一种基于机器学习的桥梁技术状况智能评估方法.参考桥梁检测评定规范建立了技术状况评估指标体系,基于山西省某地区388座中小跨径桥梁的检测数据建立桥梁状态数据库,利用机器学习算法构建桥梁各部件状态评估值和桥梁状态评估值非线性映射模型,并通过画学习曲线、网格搜索寻找算法最优参数.同时,比较了决策树(CART)、支持向量机(SVM)、随机森林(RF)、改进的梯度提升树(XGBoost)、自适应提升(AdaBoost)五种机器学习算法的评估性能.结果 表明:采用集成算法比单一算法具有更好的效果,在训练集数量较少的情况下,各算法的预测准确率都在85％以上,尤其是集成算法AdaBoost对桥梁技术状况进行分类预测准确率达93％,说明AdaBoost算法可以较好地用于评估该地区桥梁的技术状况;该方法不仅可以利用检测报告中积淀的数据价值,还可以避免基于检测规范中繁琐的计算公式和固定权重计算桥梁总体技术状况等级,可为改进桥梁技术状况评估方法提供参考.利用该方法还可以建立桥梁构件状况数据库,实现对主梁、桥墩等构件的状态分类预测,进一步减小公路桥梁评估规范的分级扣分缺陷和人为确定因素权重对整体桥梁技术状况等级评估的影响.

    桥梁工程桥梁技术状况评估机器学习中小跨径桥梁智能评估

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    基于MEC-BP代理模型的大跨径波形钢腹板连续刚构桥施工线形预测

    录哲元王晓明赵宝俊任万鹏...
    53-62页
    查看更多>>摘要：为了减少波形钢腹板剪切变形对波形钢腹板桥梁悬臂施工过程的影响,提高实体有限元模型在分析该类桥型时的计算效率,提出一种基于思维进化算法(MEC)的BP神经网络(MEC-BP)代理模型,建立代理辅助的波形钢腹板预应力混凝土(CSW-PC)连续刚构桥悬臂施工线形预测方法,以实现对桥梁施工状态的高精度逼近与快速反馈.首先,使用参数敏感性分析对桥梁悬臂施工线形控制参数进行识别,获得关键响应参数以提高模型分析效率;随后,将影响线形的敏感参数作为输入变量,在考虑参数不确定性的基础上,结合精细化实体有限元模型与现场测试数据获得训练样本;最后,使用MEC算法对训练样本群体进行"趋同、异化"操作得到优胜子群体,优化BP神经网络的权值与阈值,进行BP神经网络的训练与测试,迭代直至满足误差要求,得到MEC-BP线形预测代理模型.以陕西省首座大跨径CSW-PC连续刚构桥的线形预测为工程依托,将模型预测结果与现场实测值进行对比验证.结果 表明:模型预测值与实测值吻合较好,预测误差均满足要求,能反映线形误差变化规律;MEC-BP模型较传统BP模型在桥梁线形预测中具有更强的泛化能力,可以降低代理模型的训练成本,该方法在CSW-PC连续刚构桥施工控制的应用效果较好.

    桥梁工程连续刚构桥代理模型波形钢腹板线形预测

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    季冻区隧道衬砌渐进劣化规律及工程影响

    伍毅敏许鹏黄乐蔡直言...
    63-72页
    查看更多>>摘要：为研究季节性冰冻区隧道服役数年后衬砌混凝土劣化对隧道结构的影响,以隧道温度场测试结果为基础,建立隧道衬砌渐进劣化模型,通过数值模拟研究了隧道结构发生劣化后的工程影响.对甘肃省乌鞘岭隧道群3座不同长度的隧道,采用智能温度记录仪并以小时为监测频率对隧道温度场进行了测试,揭示了季冻区温度日周期正负温交替引起隧道衬砌混凝土经受非饱和冻融循环的现象.基于隧道纵向和横断面冻融循环次数的分布规律,建立衬砌渐进劣化荷载结构模型,分析其对隧道结构的影响.研究结果表明:隧道衬砌结构经历的日周期冻融循环次数随距洞口的距离增加而减少,且1个年周期内隧道洞口段可经历上百次冻融循环作用;衬砌结构经历的冻融循环次数随隧道径向深度增加而减少,在衬砌表面经历138次冻融循环时,径向深度5 cm处可经历77次冻融循环;衬砌混凝土的劣化程度与其经受的非饱和冻融循环次数相关,呈现从衬砌表面到衬砌内部逐渐减弱的分布,从隧道洞口到隧道中部逐渐减弱的分布规律;衬砌混凝土随服役年限逐渐劣化改变了结构的受力状态,随服役年限增加,截面安全系数由混凝土抗压强度控制变为混凝土抗拉控制,拱顶截面的安全系数明显减小,拱顶受拉区宽度逐渐增大.

    隧道工程寒区隧道非饱和冻融循环衬砌劣化温度场

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    基于隧道施工诱发地表沉降随机介质理论预测模型的拓展

    邵珠山赵鑫
    73-81页
    查看更多>>摘要：为了对隧道开挖过程中产生的地表位移变形大小有一个准确合理的预估,基于随机介质理论法推导了隧道不同断面形式下的非均匀收敛预测模型.利用实测沉降值,采用并行退火遗传算法对模型中主要参数识别的复杂非线性问题进行优化.依托西安地铁八号线区间隧道(电子城站—东仪路站)工程案例,对马蹄形隧道的预测模型进行验证,并采用MIDAS/GTSNX建立有限元模型,对提出的模型预测结果与数值计算值进行对比;通过穆陵关隧道左线进口地表实际监测值对圆形隧道的预测模型进行验证.结果 表明:应用提出的预测模型时,该地区地质条件下马蹄形断面隧道中顶部收敛值与底部收敛值分别取26.14、7.28mm,穆陵关隧道左线进口地表沉降预测结果与实际规律具有良好的一致性.

    隧道工程预测模型随机介质理论法施工诱发地表沉降数值模拟

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    基于误差区域划分的隧道人员组合定位方法

    王海英任宜青许建张英治...
    82-90页
    查看更多>>摘要：针对隧道人员定位系统常用平均定位误差反映定位算法的精度,在实际应用中,某些边缘区域的定位误差远大于平均定位误差问题,提出一种基于误差区域划分的隧道人员组合定位方法,用于提高整体定位精度.首先,对常用的四边质心定位算法和极大似然估计算法进行区域分布仿真,找出其定位误差区域分布规律,分析误差形成的原因;其次,基于不同的误差区域特征,提出不同区域采取不同定位算法的解决方案,即将误差区域划分为3个区域,中间区域用四边质心定位算法进行仿真,上、下边缘区域用极大似然估计算法,以及四角区域分别将质心视作其整个区域的估算位置.最后,在对隧道环境仿真参数进行优化的基础上,对基于误差区域划分的隧道人员组合定位方法进行仿真分析.结果 表明:测距误差K为3m时,组合定位方法的平均定位误差相比于单独使用四边质心定位算法和极大似然估计算法分别减小了3.58％及45.86％,最大定位误差分别减小了48.90％及45.59％.四角区域的定位误差明显减小,上、下边缘区域的定位误差有所改善,最大定位误差的位置也有了变化.整体区域的定位误差均有不同程度的减小,定位误差分布不均匀的问题得到了改进.因此,提出的基于误差区域划分的隧道人员组合定位方法可以提高隧道人员定位系统的精度.

    隧道工程隧道人员定位组合定位方法平均定位误差误差区域划分

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    基于PSO-LSSVM算法的城市轨道交通断面客流量预测

    李亚香王元庆
    91-102页
    查看更多>>摘要：为提高城市轨道交通服务水平和利用效率,针对非高峰期乘客等候时间过长、高峰期车厢满载率过高、列车运能浪费等现象,急需对具有非线性和随机波动特征的轨道交通最大断面客流实时准确预测,从而动态调整列车行车计划.首先,采集2017年4～6月份西安市轨道交通2号线全日分时段断面客流量为数据基础,将断面客流量划分为工作日、周末以及节假日的上行断面客流量和下行断面客流量.其次,利用前3d各时段最大断面客流量以及前1d各时段断面客流量作为模型输入变量,当天最大断面客流量作为模型输出变量,构建最小二乘支持向量机(LSSVM)核参数最优模型.然后,将RBF核、POLY核和Sigmoid核组合出多种备选核函数,以正则化参数、宽度参数、阶数参数和偏置参数为对象,利用粒子群算法(PSO)来优化备选函数和关键参数.最后,对不同模型中粒子群算法优化前后预测效果的回归评价指标和工作日、周末和节假日各时段回归误差进行比较分析.研究结果表明:粒子群算法寻优工作日LSSVM备选函数和关键参数后平均绝对百分比误差在5.0％以内,预测精度均有所改善;工作日上行的RBF与Sigmoid混合核,以及下行的RBF核能够在运行速度更快且精度更高条件下对断面客流量预测效果最优;PSO-LSSVM模型对工作日高峰期的断面客流量预测效果最优;相比PSO-LSSVM模型工作日较优的预测效果,其对周末和节假日上行的断面客流量具有一般预测效果.PSO寻优LSSVM核函数模型能更好解释工作日断面客流量的复杂变化,在小样本下达到较为理想的回归精度,具有良好的实用价值.

    交通工程城市轨道交通断面客流量预测粒子群算法LSSVM算法混合核函数

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