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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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    双工字钢-混凝土组合梁桥桥面板横向弯矩

    刘永健范泉锋封博文邢子寒...
    1-11页
    查看更多>>摘要：为研究双工字钢-混凝土组合梁桥面板横向弯矩分布规律,设计了一座缩尺比例为1∶2的双工字钢-混凝土组合梁桥,桥面板采用钢-混凝土组合桥面板,并在桥面板跨中进行了单点静力加载试验.基于试验结果,结合有限元模拟方法,分析了横梁、加劲肋等构造对组合桥面板横向弯矩分布和有效工作宽度的影响,并评价了《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》(JTG3362-2018)、AASHTO规范设计方法的适用性.结果表明:沿纵桥向布置有横梁、横向加劲肋改变了桥面板支承位置与支承刚度,从而影响横向弯矩分布.荷载作用处无横向加劲肋时桥面板跨中正弯矩最大,荷载作用处有横梁时桥面板支点处负弯矩最大.现行中国规范不适用于双工字钢板组合梁桥桥面板有效工作宽度和横向弯矩计算,建议适当调高跨中弯矩修正系数.

    桥梁工程钢-混凝土组合梁钢板-混凝土组合桥面板横向弯矩有效工作宽度模型试验

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    设剪力连接件的钢板混凝土节点受拉等效宽度计算理论

    程高李梦飞王鹏琪谢亮...
    12-22页
    查看更多>>摘要：为研究钢板混凝土节点剪力连接件的合理布置及其节点受拉计算理论,基于Winkler弹性地基梁理论,建立了设剪力连接件的钢板混凝土节点受拉理论分析模型.将钢板等效为弹性地基梁,剪力连接件等效为弹性地基,基于平截面假定和微元体内力平衡条件建立了受拉荷载与节点变形的微分方程组,求解得到节点受拉有效工作宽度及变形特性.基于应力等效原则提出节点受拉等效宽度,并进行解析求解.通过受拉节点的梁单元有限元模型计算,验证基于Winkler弹性地基梁理论进行节点受拉理论分析假定的合理性.通过板壳-实体单元有限元计算,验证理论推导的工作宽度、等效宽度以及节点刚度计算方法的准确性.研究结果表明:设剪力连接件钢板混凝土受拉节点钢板的竖向位移沿纵向呈抛物线分布,符合经典弹性地基梁基本假定;节点工作宽度、等效宽度、抗拉刚度取决于节点处钢板的抗弯刚度、剪力连接件抗剪刚度和密度;节点工作宽度和等效宽度均随钢板截面抗弯惯性矩的增加而增大,随剪力连接件抗剪刚度增加而减小;节点受拉刚度随钢板截面抗弯惯性矩和剪力连接件抗剪刚度的增加而增大;并给出节点受拉工作宽度、等效宽度和抗拉刚度解析计算公式.

    桥梁工程钢板混凝土Winkler弹性地基梁等效宽度受拉节点节点刚度有限元验证

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    基于点云疏密度分类的混凝土梁逆向建模方法

    吴文清刘泓佚王新雅周小燚...
    23-32页
    查看更多>>摘要：为了实现预制拼装混凝土桥梁的虚拟预拼装,需要基于三维激光扫描点云对现场桥梁预制构件进行逆向建模,以将现场制作的实际构件转化为虚拟模型用于后续分析.针对施工环境下三维激光扫描点云的质量现状,重点对逆向建模结构的特征点定义以及特征点提取算法进行了研究,提出了一种针对预制混凝土梁构件几何特征的可适应于不同点云质量的自动逆向建模方法.该方法首先利用设计图纸转化先验数据对实测点云进行尺寸与位姿识别,并采用改进的迭代加权PCA方法精确计算实测点云中各点的特征法向量,并对各点进行所属结构面分类;然后生成建模特征点近邻区域点云的Voronoi图以分析点云分布的疏密度;最后针对不同结构面近邻区域点云的疏密度质量提出了不同的模型特征点提取方法,自动计算拟合坐标值,完成预制构件的逆向建模.采用该方法对单片预制混凝土组合箱梁的扫描点云进行自动逆向建模,计算建模特征点坐标拟合值,从中提取构件关键尺寸用以检验方法精度并与与现场实测值比较.结果表明:该方法可自动判断各结构面点云质量,能够根据不同点云质量选择对应的建模特征点提取原则计算拟合坐标值,所计算的几何尺寸最大绝对误差为6mm,最大相对误差为0.4％,达到了较高的建模精度,具有一定的工程价值.

    桥梁工程预制混凝土梁虚拟预拼装三维激光点云逆向建模Voronoi图模型特征点

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    混凝土桥梁裂缝图像自动匹配、拼接与融合方法

    于利存贺拴海蒋树庆项水英...
    33-41页
    查看更多>>摘要：针对目前使用自动化图像采集设备采集到的混凝土桥梁裂缝图像数量多、匹配准确度低、拼接及融合效果较差的问题,提出一种混凝土桥梁裂缝从匹配、拼接、融合到合并统计的端到端的解决方法.首先,在裂缝匹配阶段利用特征点匹配结合并查集来代替常规的特征点匹配方法.然后,利用移动直接线性变换算法和奇异值分解计算局部单应性矩阵和实现映射,解决了全局单应性矩阵不足以拟合所有特征点的问题;同时基于距离变换的Alpha加权融合处理算法实现拼接线的自然融合;以实际工程采集的裂缝图像数据集为研究对象,从裂缝拼接线的对齐性、裂缝可视化结果的准确性和完整性、非裂缝区域的纹理一致性等方面,综合对比分析了采用移动直接线性变换算法与传统OpenCV方法的拼接融合效果.此外,在图像拼接阶段,通过控制源图像和目标图像中的裂缝颜色变换范围解决了在拼接图像重叠区域中裂缝重复可视化显示的问题;在图像融合阶段,通过掩膜可视化法解决了图像融合导致的裂缝颜色显示变浅甚至消失的问题.最后,依据检测框之间、检测框与裂缝顶点的相对关系,实现了拼接图像中同一裂缝合并和重连接.研究结果表明:通过改进算法在有效提升匹配精度的同时,可以获得很好的拼接和融合效果,能够实现智能检测设备采集到裂缝图像的快速无缝拼接.

    桥梁工程裂缝拼接移动直接线性变换混凝土裂缝图像融合可视化

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    基于熵权可拓物元模型的桥梁检测指标综合评定

    张阳刘佳梁攀夏子立...
    42-52页
    查看更多>>摘要：针对现行桥梁技术状况检测指标的划分过于宽泛,分级评定标准不直观等问题,提出细分检测指标,将病害图例引入分级评定标准,并重点提出一种针对细分后桥梁检测指标的综合评定方法.首先,在总结国内外相关标准的基础上,将桥梁检测指标细分为若干二级检测指标,并建立基于定性描述、定量描述和病害图例的分级评定标准;其次,为评定细分后的检测指标,提出了基于熵权可拓物元模型的桥梁检测指标综合评定方法,对各项二级检测指标进行经典域的划分和关联度函数的构建,引入熵权法确定各二级检测指标权重,计算检测指标关于各等级的综合关联度值,进而得到桥梁构件以及部件的检测指标等级;最后,将该方法应用到某跨海斜拉桥的钢主梁锈蚀指标评定案例中,将锈蚀细分为点锈、一般锈、针尖锈3个二级检测指标,建立相应的分级评定标准,构建了钢主梁锈蚀检测指标熵权可拓评定模型,并通过计算得到各构件和部件的锈蚀指标等级.结果表明:所提出的基于熵权可拓物元模型的桥梁检测指标综合评定方法,能依据检测指标的实测值客观地计算二级检测指标的权重,可准确评定桥梁构件及部件的检测指标标度,评定结果与桥梁实际采用的养护对策更相符,可作为桥梁技术状况评定的输入数据和有益补充.

    桥梁工程评定方法熵权可拓物元模型桥梁检测指标病害图例综合关联度

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    基于深度学习的路面病害检测与时空追溯方法

    李亦舜刘成龙曹静李峰...
    53-65页
    查看更多>>摘要：为了在路面正常服役状态下建立对单个病害的连续跟踪与劣化分析,提出一种路面病害时空追溯方法,将高频更新的病害巡查数据建立时空关联,搭建病害级别的劣化状态连续跟踪.首先介绍了计算机视觉算法,实现了依据图像数据进行6类路面病害的识别与车道级定位,然后引入了"场景-方位-特征"的三级病害匹配架构实现不同时间采集病害的连续跟踪.具体包括基于改进的具有噪声基于密度的聚类方法(DBSCAN)实现空间场景聚类,基于K近邻(K-means)聚类的方向角分类以区分上下行采集数据,以及基于尺度不变特征转换(SIFT)特征匹配网络实现单个病害的匹配.为验证以上方法,累积了港珠澳大桥、东海大桥等桥隧道路人工标注病害图像7000余张,用其训练了病害检测算法,并利用上海市S32高速公路(上海—嘉兴—湖州)高频巡检数据进行衰变跟踪验证,数据包含双向160km高速路为期1个月的每日巡检数据,通过定义组内最大距离、组间最小距离以及方位角分布差异等指标以评价匹配方法,并用其验证了上述匹配跟踪框架的有效性.研究结果表明:该方法的病害匹配成功率达84.74％.在大雨的作用下路面病害的劣化周期最短只要48h.除此以外,所提出的方法还可用于路侧安全设施、标志标牌的损坏评估与状态跟踪,助力交通基础设施服役性能退化状态的精准评估.

    道路工程病害匹配跟踪深度学习路面病害路面劣化规律

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    台风非平稳特性分析及全桥风场模拟

    郝键铭冯宇苏权科韩万水...
    66-76页
    查看更多>>摘要：为了实现基于数据驱动的跨海桥梁非平稳台风风场模拟,采用基于离散小波变换(DWT)的非平稳风速模型提取台风时变平均风速,并分析比较了采用平稳模型和非平稳模型获得的平均风及脉动风特性,强调了台风显著的非平稳特性;采用小波包变换(WPT)和Hilbert变换提取非平稳信号的瞬时信息,通过逆变换实现单点非平稳风速信号模拟;基于时频相干函数建立空间多尺度相关系数矩阵,通过相关系数矩阵Cholesky分解建立频率载体函数的空间相关性,实现多点非平稳风速时程模拟,并应用于某跨海斜拉桥全桥非平稳风场模拟.研究结果表明:采用平稳和非平稳模型计算的脉动风特征参数具有一定差异性,这种差异性随着基本时距的减小逐渐减小;Hilbert谱可以直观展现台风风速能量的时频分布特征,刻画非平稳脉动风瞬时特征;某跨海斜拉桥全桥非平稳风场模拟结果与实测值的Hilbert谱、Arias强度、Rényi熵、分形维数吻合较好,与目标空间相关系数吻合较好,验证了模拟结果的可靠性.

    桥梁工程台风模拟Hilbert变换小波包变换非平稳跨海桥梁

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    钢桁架-混凝土组合梁界面工作协调性及整体力学性能

    赵晓翠张岗王宝莹王世超...
    77-89页
    查看更多>>摘要：为深入研究钢桁架-混凝土组合梁的界面工作协调性及整体结构力学性能,建立可为工程应用的简明算法,选取某钢桁架-混凝土组合连续梁作为研究对象,采用精细化有限元分析方法,以多维度单元相组合的形式建立其三维数值空间模型.以中支点截面及中支点附近2m处截面、边跨跨中截面以及边支点截面处共5组剪力钉为分析对象,计算不同直径剪力钉的荷载-滑移关系曲线.研究预应力混凝土桥面板(简称PC板)的强度、厚度以及剪力钉的形式3种结构参数对PC板与钢桁架界面滑移量的影响程度.结合皮尔逊相关系数给出界面工作协调性对各参数的敏感度,提出了考虑PC板强度、厚度和剪力钉形式的界面滑移量计算公式.通过挠度与应力的变化特征确定钢桁架-混凝土组合梁的整体力学性能,并提出组合梁整体结构的最大挠度预测公式.研究结果表明:随着PC板强度的增加,在荷载较小时,界面滑移量呈下降趋势,荷载较大时,界面滑移量呈上升趋势;PC板厚度对界面滑移量的影响规律不明显;剪力钉的形式对界面滑移量有直接影响,剪力钉直径越小,PC板与钢桁架的界面工作协调性越差.组合梁最大挠度随PC板强度提高而减小,随PC板厚度增加呈现先减小后增大的趋势,剪力钉直径对组合梁最大挠度影响较小.PC板强度变化对钢桁架最大正应力影响不大,但对PC板最大压应力影响幅度超过20％.当PC板厚度与钢桁架高度比值在0.0506～0.0532时,组合梁的界面局部工作特性及整体力学性能较为均衡.所提公式简洁,该研究成果可为钢桁架-混凝土组合桥梁全寿命建造与安全运维提供理论依据.

    桥梁工程钢桁架-混凝土组合梁精细分析界面工作协调性力学性能PC板敏感度

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    大跨钢桁梁悬索桥合理抗震约束体系

    周敉徐梓涛
    90-100页
    查看更多>>摘要：为减小地震作用下大跨度悬索桥主要构件的地震响应,降低结构地震破坏风险,在概念设计阶段确定大跨度悬索桥合理抗震结构体系,针对悬索桥特点提出了3种不同的中央扣形式和4种不同的梁端约束体系,结合某主跨640m单跨钢桁梁悬索桥,使用有限元分析软件,通过非线性时程分析方法获得了不同约束体系下加劲梁端部、加劲梁跨中、塔顶等位置的位移响应和塔底以及关键构件的内力响应,在此基础上评估了不同约束体系对悬索桥抗震性能的影响.结果表明:设置中央扣可影响加劲梁纵漂特性,减小加劲梁纵向地震位移;柔性中央扣地震轴力超限会使中央扣失效,刚性中央扣会造成加劲梁局部应力过大;相比无中央扣的工况,在大跨度悬索桥跨中设置防屈曲支撑式中央扣可使梁端最大纵向地震位移降低35.29％,桥塔底部纵向弯矩和剪力分别降低9.47％和2.88％;防屈曲中央扣+梁端纵向黏滞阻尼器的组合布置使梁端最大纵向地震位移降低68.68％,桥塔底部纵向弯矩和剪力分别降低36.5％和23.6％;加劲梁端部与桥塔间设置横向防屈曲支撑使梁端部和跨中最大横向地震位移相比设置弹性拉索的工况分别降低73.9％和48.16％,桥塔底部横向弯矩相比设置弹性拉索的工况降低17.55％,横向剪力相比设置阻尼器的工况降低27.31％.研究结果可为同类型桥梁的抗震设计提供参考.

    桥梁工程约束体系非线性时程分析悬索桥抗震设计

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    拉索损伤下大跨径斜拉桥易损性分析

    马亚飞李祚彭安银王磊...
    101-109页
    查看更多>>摘要：为研究拉索不同程度损伤下的大跨径斜拉桥易损性,以四川合江长江二桥为工程背景,结合有限元数值分析方法对结构进行力学性能分析,选取全桥7对有代表性的斜拉索,分析拉索、桥塔与主梁在拉索不同程度损伤下的力学性能变化,揭示了斜拉索应力安全系数、桥塔应力安全系数以及主梁屈曲安全系数和主梁应力安全系数在拉索不同损伤工况下的变化规律.基于有限元计算结果,采用交叉效率数据包络分析方法对拉索损伤工况下的斜拉桥易损性进行分析,并以各拉索在不同损伤程度下的截面面积以及等效弹性模量作为投入参数,上述4类安全系数作为产出参数.此外,为体现评估重点并考虑各项参数差异过大对评估结果产生的不利影响,将熵权层次分析法与交叉效率数据包络分析法结合并加以改进,通过综合决策和原始数据评价计算获得4类安全系数分项权重,从而确定易损拉索的位置.研究结果表明:长索损伤后引起的拉索应力、主梁弯矩及桥塔位移的变化幅值更明显;随着损伤拉索长度的增加,安全系数下降幅值明显增大,边墩拉索和中跨跨中拉索对维持结构整体性能有重要作用;结构对中跨拉索损伤敏感性高于边跨拉索损伤,长索损伤易损性高于短索.该研究可为服役斜拉桥重点区域监测和结构安全性评定提供科学依据和参考.

    桥梁工程斜拉桥拉索损伤力学性能安全系数易损性

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