首页期刊导航|长安大学学报（自然科学版）
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

    水泥基材料水分传输及数值模拟方法研究进展

    何锐郭健胡元元李荣...
    1-12页
    查看更多>>摘要：为了准确分析水分对水泥基材料性能的影响,从水分传输机理、孔结构对水分传输的影响以及水分传输的表征方法等方面系统总结了水泥基材料水分传输的研究进展,并对水泥基材料水分传输的研究发展趋势进行了展望.结果表明:水泥基材料在水分传输的驱动力主要来自渗透作用、扩散作用和毛细作用;连通孔作为水泥基材料水分传输的通道,其临界孔隙率、孔隙分布以及孔径大小等均会影响水分传输的速率;水泥基材料中水分传输虽然可以利用传统试验方法与现代无损测试方法对其进行研究,但是这些手段需要人工多次测量,不仅耗费大量的时间且误差较大,利用不同的数值模拟方法分析水泥基材料水分传输能够获得较好的结果.此外,目前对于水分在水泥基材料内部的传输,大多数研究都忽略渗透作用以及扩散作用的影响,而只是把毛细作用力作为水分传输的驱动力;且利用数值模拟的方法分析水泥基材料的水分传输时大多是在分子尺度上进行研究,并将水分视为一维传输.未来水泥基材料水分传输的研究首先是要系统的考虑水分传输的3个驱动力;其次,研究水分传输时最好采用多维的数值模型;最后,应当寻求更为先进的数值模拟方法分析水泥基材料的水分传输.

    道路工程水泥基材料水分运移数值模拟研究进展综述

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    成型方法对水泥稳定大粒径钢渣基层强度特性的影响

    李小斌易江涛崔灿扬张磊...
    13-24页
    查看更多>>摘要：为研究大粒径钢渣在基层中的适用性,采用大粒径沥青混合料级配设计方法将不同比例的钢渣与碎石掺配,分析不同水泥掺量(质量分数,下同)和成型方法对水泥稳定大粒径钢渣基层混合料(CSLS)最佳含水率和最大干密度的变化规律,并对不同成型方法和结构类型的CSLS进行无侧限抗压强度、间接抗拉强度、抗压回弹模量等测试,研究养生龄期、水泥掺量、成型方法、结构类型对CSLS力学特性的影响规律.研究结果表明:振动压实法下骨架密实和悬浮密实结构CSLS的平均最大干密度分别为重型击实法下的1.023倍和1.013倍,重型击实法下骨架密实和悬浮密实结构CSLS的平均最佳含水率分别为振动压实法下的1.111倍和1.223倍;养生龄期对CSLS的强度特性有正向影响,呈非线性增长的趋势;水泥掺量从4.0％增大至6.0％,CSLS的7 d无侧限抗压强度平均增长25.9％,28 d间接抗拉强度平均增长39.6％,90 d抗压回弹模量平均增长22.4％;成型方法对CSLS的路用性能影响较大;对于悬浮密实(骨架密实)结构CSLS,振动成型试件的7 d无侧限抗压强度、28 d间接抗拉强度、90 d抗压回弹模量分别比静压成型试件相同指标高109.9％、122.8％、54.2％(108.5％、117.4％、52.9％);2 种成型方法下,悬浮密实结构 CSLS 的力学性能均略高于骨架密实结构,其中振动成型下,悬浮密实结构CSLS的7 d无侧限抗压强度、28 d间接抗拉强度、90 d抗压回弹模量分别比骨架密实结构相同指标高14.8％、10.6％、8.6％.

    道路工程水泥稳定大粒径钢渣基层试验研究成型方法强度特性

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    悬臂梁压电俘能器结构设计与电学性能有限元分析

    李辉许龙舟毛鹏谢正阳...
    25-36页
    查看更多>>摘要：为探明压电俘能器结构参数和不同压电材料对其电学输出性能的影响,基于压电效应,运用有限元仿真分析方法,采用COMSOL Multiphysics软件中的结构力学模块和AC/DC模块,建立悬臂梁压电俘能器初始结构模型,并对使用不同压电材料的俘能器进行电学输出性能分析.研究结果表明:根据汽车在路面行驶的速度,得出路面振动频率为6.67～13.33 Hz,不超过20 Hz.路面振动频率为0～18 Hz时使用PZT-5H的俘能器电学输出性能较高,路面振动频率为19～20 Hz时使用PZT-5A的俘能器电学输出性能较好,根据路面实际振动频率范围建议选用PZT-5H;根据电学性能输出效果,对初始俘能器进行结构优化,得到优化后的结构参数[支撑结构尺寸(长×宽×高)为(1×20×1)mm3、压电材料尺寸为(30×20×0.06)mm3、金属基板尺寸为(30×20×0.1)mm3、质量块尺寸为(4×20× 1)mm3];振动频率为10 Hz、振动加速度为1g条件下,计算得到悬臂梁压电俘能器的最佳外接负载为35 kΩ,对应的输出电压为0.30 V、输出功率为1.24×10-6 W,相对于优化前的俘能器输出电压(0.19 V)和输出功率(0.22×10-6 W)分别提升了 58％和463％;对悬臂梁压电俘能器进行特征频率分析,计算得到其1阶特征频率为76.9 Hz;而悬臂梁压电俘能器在频率为0～20 Hz工作时,输出电压和输出功率均随着路面振动频率增加而增加;此时路面振动频率远离1阶特征频率,不会对使用寿命产生影响,证明所设计的俘能器模型在路面振动频率范围内使用是合理的.

    道路工程压电俘能器有限元方法悬臂梁压电路面

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    基于sigmoid换道模型的匝道连续分流间距

    潘兵宏章泽龙周乾马朝辉...
    37-48页
    查看更多>>摘要：为解决现有匝道连续分流间距规定未考虑匝道设计速度及车辆换道紧急程度,导致匝道设计速度较高时相邻出口间距不足车辆紧急换道的问题,开展匝道连续分流间距研究.首先,基于车辆运行特征并考虑换道安全性,将驾驶人在匝道连续分流区的操作过程划分为4个阶段:减速过程、标志认读过程、等待过程和换道过程.其次,基于实测车辆运行轨迹,提出了考虑换道紧急程度的sigmoid换道轨迹模型,并通过拟合优度检验证明了该模型对匝道连续分流区的适用性.最后,分析了间距模型中参数的取值,提出了匝道连续分流最小间距推荐值.结果表明:sigmoid换道模型对于匝道中车辆左换道和右换道的拟合优度分别可达97.83％和96.63％,拟合精度较高,能够准确描述匝道连续分流区的换道行为.提出的间距计算模型符合车辆行驶特点,与轨迹吻合度高;当匝道设计速度在小于60 km/h和大于60 km/h时,匝道连续分流最小间距分别受主线设计速度和匝道设计速度控制,设计速度较高的匝道所需间距明显更长.与《公路路线设计规范》(JTG D20-2017)和《公路立体交叉设计细则》(JTG/T D21-2014)中规定值相比,当匝道设计速度小于60 km/h时,间距推荐值与规定值相近;当匝道设计速度大于60 km/h时,规定值偏小.提出的最小间距推荐值,可为设计人员对该指标的灵活设计提供参考.

    道路工程最小间距换道行为匝道连续分流轨迹模型

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    基于正交试验的钢桁-混凝土组合梁优化设计

    王世超李毅张岗朱军生...
    49-59页
    查看更多>>摘要：为加快绿色交通建设,降低钢桁架结构桥梁建造中的碳排放,实现钢桁-混凝土组合梁结构快速经济合理的设计,提出同时考虑结构位移、构件应力和建材用量的整体结构多 目标优化设计方法.以经济效益和结构整体性能提升为 目标函数,以钢桁-混凝土组合梁中各构件设计参数为设计变量,结合钢桁-混凝土组合梁挠度和材料强度等约束条件,构建钢桁-混凝土组合梁多 目标优化设计数学模型.选取钢桁架竖向高度、纵向节间长度、弦杆截面宽度和高度、斜腹杆截面宽度和高度以及桥面板厚度关键设计参数,分析整体结构主要截面挠度和关键构件最大应力对关键设计参数变化的敏感性.以敏感性分析结果为基础,选取关键设计参数作为正交试验因素,设计32组正交试验.提出钢桁-混凝土组合梁层次分析优化评定系数计算方法,并对32组正交试验结果进行评定,确定设计参数对优化评定系数影响的主次顺序,明确钢桁-混凝土组合梁设计中结构性能与经济效益之间的关联规律,获得其最优设计参数组合.研究结果表明:优化后结构钢材质量为976.03 t,与优化前相比节省用钢质量约5.1％,结构竖向挠度降幅约11.38％,杆件应力最大降幅为14.09％.基于正交试验的结构优化设计方法适用于钢桁-混凝土组合梁结构多 目标优化设计,可助力国家"双碳"战略目标的实现.

    桥梁工程钢桁-混凝土组合梁正交试验结构性能敏感性分析优化设计方法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    钢-SFRC组合梁高强螺栓连接件受剪性能试验

    汪威张谢东张虹燕陈甫君...
    60-70页
    查看更多>>摘要：为研究内置双螺母高强螺栓连接件在钢-钢纤维混凝土(SFRC)组合梁中的受剪性能,设计并制作4个推出试件进行推出试验,研究高强螺栓直径(M12、M16)、强度等级(G8.8、G10.9)及混凝土强度(CF25、CF30)对剪力件破坏形态、荷载-滑移曲线、荷载-混凝土板应变曲线、抗剪刚度以及抗剪承载力等力学性能的影响;结合试验结果与已有螺栓连接件受剪承载力计算式,提出内置双螺母高强螺栓连接件在钢-SFRC组合梁中的受剪承载力设计建议.结果表明:所有试件的破坏形态均为高强螺栓剪断破坏,并伴随螺栓下方混凝土的少量剥落;相比普通混凝土推出试件,掺入钢纤维能抑制混凝土板裂缝的产生和发展,并能提高试件的延性;内置双螺母高强螺栓连接件的典型荷载-滑移曲线由克服摩擦力阶段、初始滑移阶段、螺杆传力阶段、螺杆塑性阶段和破坏阶段组成;试件破坏时混凝土板的水平滑移量为1.17～2.05 mm,仅为钢梁-混凝土板竖向掀起滑移量的10.8％～26.0％;内置双螺母高强螺栓连接件的抗剪承载力和滑移后的抗剪刚度均随螺栓直径、强度等级及混凝土强度的增大而提高,初始滑移荷载随预紧力的增大而提高;内置双螺母高强螺栓连接件在SFRC推出试件中的峰值滑移量为5～12 mm,远大于其在普通混凝土板推出试验中的结果,从变形能力的角度建议SFRC组合梁中的高强螺栓直径应大于12 mm;提出的内置双螺母高强螺栓连接件抗剪承载力计算式与试验结果吻合较好,可为其在钢-SFRC组合梁中的设计提供参考.

    桥梁工程高强螺栓连接件推出试验荷载-滑移曲线受剪承载力钢纤维混凝土

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    整体锈蚀与剪跨段锈蚀高性能钢梁失效行为对比

    肖林发彭建新陈华鹏
    71-82页
    查看更多>>摘要：为探究整体锈蚀与剪跨段锈蚀高性能钢梁的失效机理差异,设计9片H形Q460D高性能钢梁,对比研究整体锈蚀与局部锈蚀高性能钢梁的抗弯力学性能.首先,通过电化学加速锈蚀方法得到不同锈蚀水平的上述2类锈蚀钢梁,基于3D扫描技术重现锈蚀钢梁的空间形态.接着,开展了钢梁的四点弯曲加载试验,讨论2种钢梁的截面离散性、各部件的长细比以明确锈蚀对几何特性的影响,对比分析荷载-变形响应、腹板与翼缘的应变发展规律以及失效行为.最后,考虑材料力学性能退化和几何初始缺陷等因素,基于ANSYS软件建立有限元模型,详细探究锈蚀长度以及锈蚀水平等因素对钢梁退化性能的影响.结果表明:锈蚀会降低截面的离散性,并促使受压翼缘均变为纤细型;锈蚀程度低于临界锈蚀水平10％时,2组梁强度和刚度退化不大;进一步锈蚀时,会导致整体锈蚀梁提前发生侧向扭转变形和局部屈曲,剪跨段局部锈蚀梁则由局部屈曲失效转变为腹板屈曲失效;数值分析发现受压翼缘或者受拉翼缘的锈损对于整体锈蚀试验梁的力学行为影响较小,加劲肋与腹板对钢梁的抗弯性能影响较大;锈损大于30％后,剪跨段锈蚀梁的力学性能退化明显,锈蚀长度进入到近跨中侧的腹板中部附近时,失效位置将会由跨中逐渐转移到剪跨段的锈蚀分界面上.

    桥梁工程高性能钢数值模拟锈蚀抗弯性能失效机理

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    寒区隧道沿径向温度场变化规律及影响因素分析

    赵鹏宇陈建勋罗彦斌董体健...
    83-94页
    查看更多>>摘要：为揭示寒区隧道衬砌结构和围岩沿径向温度场变化规律,采用控制变量法设置了 21组计算工况,以年温度振幅等于0.05 ℃作为围岩温度影响边界确定标准,通过数值模拟计算,研究隧道衬砌结构和围岩年平均温度、年温度振幅沿径向深度变化规律,分析空气年平均温度、空气年温度振幅、围岩初始温度、围岩导热系数和导温系数5个因素对其影响.研究结果表明:隧道衬砌结构年平均温度和年温度振幅沿径向深度近似呈线性变化,围岩则分别呈对数函数升高和指数函数降低;衬砌结构、围岩年平均温度和空气年平均温度、围岩初始温度之间呈正线性相关,年温度振幅和空气年温度振幅也呈正线性相关,但不受围岩初始温度影响;空气年温度振幅降低,围岩温度影响边界深度减小,衬砌结构和围岩年平均温度整体上升;围岩导热系数增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体略有升高,但空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数明显升高,围岩年温度振幅整体减小,相应冬季围岩冻结深度减小;围岩导温系数增大,空气至围岩表面年温度振幅衰减倍数降低,围岩年温度振幅沿径向深度衰减减缓,衬砌结构和围岩年温度振幅整体较高,同时围岩温度影响边界深度增大,衬砌结构和围岩年平均温度整体减小,相应冬季围岩冻结深度增大.

    隧道工程寒区温度场变化规律影响因素衬砌结构围岩

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    基于实时车辆信息共享的公交动态控制策略

    姜瑞森胡大伟孙倩高天洋...
    95-105页
    查看更多>>摘要：为了应对越来越多的乘客利用手机软件实时查看车辆位置信息以帮助其计划出发时间这一发展趋势,探究实时车辆信息共享程度对公交动态控制策略的影响,结合长短时记忆网络(long short term memory,LSTM)预测模型和遗传算法(genetic algorithm,GA)构建 GA-LSTM 实时混合公交运行轨迹预测模型;在实时公交运行轨迹预测模型的基础上,建立考虑乘客接受实时车辆信息共享程度、以最小化车头时距偏差和乘客乘车时间为目标的公交动态驻站控制策略;通过西安市实际数据测试实时公交运行轨迹预测模型和公交动态驻站控制策略的有效性,并讨论不同最大驻站控制时间、接受实时信息乘客比例对公交动态驻站控制策略的影响.研究结果表明:利用GA-LSTM 预测模型预测停车服务时间和站间运行时间的均方根误差(RMSE)相较于传统LSTM预测模型的预测结果分别降低了 21.19％和44.55％;考虑实时车辆信息共享的动态控制策略预测结果比未考虑信息共享的动态控制策略目标函数预测结果降低了 31.66％;随着最大驻站时间增加,目标函数值减少到定值后保持稳定;随着接受实时信息乘客比例增加,目标函数值持续减少.研究结果有助于交通管理部门结合乘客接受信息共享程度设计更灵活、有效的公交动态控制策略,从而为改善公交运营状况、提高公交服务水平奠定理论基础.

    交通工程动态控制策略实时预测GA-LSTM预测模型信息共享

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据

    基于YOLOv3改进算法的出租车驾驶人口罩检测

    孙勇魏泽发崔华宋焕生...
    106-115页
    查看更多>>摘要：为了更加及时精准地监测出租车驾驶人在工作状态下的口罩佩戴情况,提出一种基于YOLOv3改进算法的出租车驾驶人口罩佩戴检测方法.在试验开始前,利用收集到的出租车车内视频数据制作一套包含2 478张出租车内部驾驶人工作状态下的图片数据集,根据数据集的特点采取3种改进策略:首先将主体网络中的普通卷积替换为深度可分离卷积,降低模型参数量的同时实现模型压缩和网络结构深度的增加;然后为了保证口罩边缘信息在多尺度预测过程中的融合效果,将原始算法中在3个特征图进行多尺度融合的策略减少为2个;最后为了维持在特征图融合过程中的锚框数量,采用了 K均值(K-means)算法重新计算出8个初始锚框值,给2个融合特征图上分别分配4个初始锚,通过以上改进使算法能够更好地适配于自建数据集.研究结果表明:通过改进后的YOLOv3算法在驾驶人口罩佩戴检测时精度可以提升至96.2％,且模型被压缩到32 M,在英伟达1080Ti环境下处理速度为43帧/s,满足实时性需求要,改进后的算法表现更加优异,可以有效地用于出租车驾驶人口罩佩戴检测.

    交通工程图像处理深度可分离卷积多尺度预测口罩检测

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 维普
    • 万方数据