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期刊信息/Journal information
中国公路学报
中国公路学报

马建

双月刊

1001-7372

glxb@chd.edu.cn

029-82334387

710064

西安市南二环路中段长安大学内

中国公路学报/Journal China Journal of Highway and TransportCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国公路学会主办的公路交通行业最权威的学术性刊物,主要刊载道路工程、桥隧工程、筑路机械工程、汽车与汽车运输经济与工程经济等专业的应用技术及理论性文章,并适当报道有关公路交通的新技术、新材料、新工艺以及国内外重大学术活动、工程建设及科技动态信息等。
正式出版
收录年代

    长期循环荷载下公路路基永久变形研究综述

    张军辉张安顺彭俊辉李崛...
    1-25页
    查看更多>>摘要:道路工程快速发展过程中因路基永久变形所致的工程问题仍未彻底根治,明确长期循环荷载下路基永久变形的评价与控制方法对确保道路工程的耐久稳定运营意义重大.对公路路基永久变形的研究成果开展综述,探讨了路基土永久变形测试中的主要条件与设置方法,梳理了基于经典土力学或试验现象的路基土永久变形本构模型与经验模型,总结了路基永久变形的计算流程、验证方法与演变规律,讨论了临界动应力、结构措施、失效概率3种路基永久变形控制思路.分析发现,目前路基永久变形存在测试方法不准确、预估模型不完善、计算理论不合理、控制标准不清晰4个方面的主要问题,并详细阐述了每个方面的具体问题与潜在挑战.建议未来创建路基土静止土压力系数库,形成统一的路基土永久变形试验方法;明确荷载作用时间与间歇时间对路基土永久变形影响的真实规律与内在机制,在元件模型的理论体系下结合分数阶微积分理论推导路基土永久变形的力学模型;创新考虑动荷载影响的路基湿度场计算方法,建立基于路基土永久变形力学模型的湿化作用下路基永久变形全耦合计算方法,研发能科学模拟气候环境与受力状态等的路基综合验证平台;确定以可靠度为目标的基于路面服役性能要求的路基永久变形控制标准,量化结构失效与材料变形之间的对应关系,优化路基性能控制的粒料改善层结构设计方法.

    路基工程公路路基综述永久变形试验方法预估模型确定方法控制方法

    基于Bootstrap-AIC的隧道围岩参数不确定性表征与最小样本数研究

    方砚兵封坤李博张景轩...
    26-37页
    查看更多>>摘要:围岩参数不确定性表征是隧道长寿命设计的基础,其中如何在有限数据样本条件下获得足够精度是关键.为此,结合Bootstrap方法和赤池信息量准则(AIC),提出了一种隧道围岩参数不确定性表征方法,并以此研究获得足够精度所需的最小样本数.该方法先通过Bootstrap抽样计算小样本条件下围岩参数概率特征值;然后利用A IC方法识别概率分布类型;其次计算统计特征值落入95% 置信区间的频率,确定目标准确率(如90%)所需的最小样本数,从而确保获取足够精度的围岩参数不确定性表征.以Hoek软岩参数为例演示了该方法,研究了软岩参数的不确定性表征与最小样本数;结果表明,满足90% 精度需求时软岩参数均值和标准差所需的最小样本数分别为12和22.利用2处软岩实际数据对该方法进行了验证,结果表明在上述最小样本数条件下软岩参数不确定性表征精度满足要求.结合三倍标准差准则,应用该方法对岩体分级标准中的三、四级围岩进行不确定性表征分析,得到了重度、变形模量、黏聚力、内摩擦角和泊松比等围岩参数所需的最小样本数,可为工程实际中三、四级隧道围岩参数不确定性表征的采样提供有益参考,从而助力于隧道可靠性评估与长寿命设计.

    隧道工程围岩参数Bootstrap方法最小样本数不确定性表征AIC准则

    基于元学习的结构损伤定位与量化

    王磊黄杜康马亚飞黄可...
    38-51页
    查看更多>>摘要:针对现有基于深度神经网络的结构损伤识别方法需要大量标记数据的不足,提出了一种基于元学习的结构损伤定位和量化方法.首先,基于人工神经网络建立结构损伤定位和量化模型,学习结构模态参数(频率、振型)与刚度参数之间的非线性映射关系;其次,利用模型无关元学习方法训练损伤定位和量化模型,优化人工神经网络的初始权值参数,以提升损伤定位和量化模型在少量数据下的泛化性能;最后,在少量模态数据下基于训练模型进行快速学习,实现结构损伤的定位与量化.该方法利用模型无关元学习训练策略获取先验知识,可在少量训练数据条件下加速新结构损伤定位和量化任务的学习过程.采用3跨桥梁数值算例和Z24桥工程实例验证所提方法的有效性.结果表明:在少量模态数据下,该方法能有效且准确地定位和量化结构损伤;与传统的人工神经网络方法和迁移学习方法相比,该方法具有更快的收敛速度和更高的识别精度.

    桥梁工程损伤定位和量化元学习模态数据健康监测人工神经网络

    基于孔隙演化的寒区隧道围岩冻融劣化机制与损伤本构模型

    孙克国贾敬龙潘兵兵王金金...
    52-63页
    查看更多>>摘要:岩石冻融损伤是寒区隧道工程研究的关键问题.为更好地了解寒区岩石的力学性质和冻融侵蚀引起的细观损伤,开展了冻融作用下花岗岩压缩试验、声波试验和CT扫描试验,得到了冻融岩石的物理力学参数和细观损伤特征.通过三维重构,对冻融岩石孔隙演化进行了定量分析,揭示了寒区隧道围岩冻融劣化机制;并基于连续损伤理论和微元统计理论,推导了考虑初始冻融损伤和残余变形的力学损伤本构模型.结果表明:冻融50次后,试样纵波波速下降16.60%,总孔隙率由7.98% 增加至10.01%,线弹性模量、峰值应力和残余强度减小,而峰值应变增大;冻融作用能加强孔隙间的连通性发展,提高渗流效应,且增大岩石延展性破坏概率,软化特征明显;新建本构模型参数易确定,物理意义明确,具有较好的准确性和实用性,适用于描述冻融岩石破坏全过程的应力-应变关系,体现岩石残余强度特性.相关研究成果可为寒区隧道工程的服役性能分析提供理论指导.

    隧道工程本构模型CT扫描花岗岩冻融损伤孔隙劣化

    深度强化学习驱动的大跨桥梁吊索维护决策优化

    马亚飞晏鹏何羽王磊...
    64-75页
    查看更多>>摘要:科学合理的吊索维护策略对保障索承桥梁安全运营具有重要作用.针对易损吊索的维护更换决策问题,考虑吊索外观性与结构性损伤状态,提出了一种以桥梁全寿命周期吊索系统维护成本及风险成本之和最低为目标的预防性维护决策方法.根据维护决策问题构建了优化目标函数,以桥梁吊索服役场景为环境,桥梁运维管理系统为智能体,建立了状态空间、动作空间、状态转移概率矩阵和奖励函数,以累计折减奖励的期望代替维护优化问题目标函数,构建了基于马尔可夫决策过程的状态预测和维护决策模型.然后,以吊索系统维护决策模型为基础,基于融合目标网络、经验回放机制的竞争双深度Q网络(Dueling Double Deep Q-Network,D3QN)算法,建立了吊索系统预防性维护决策方法.最后,通过状态预测模型和预防性维护决策方法构建了吊索系统维护决策框架,以一座悬索桥为例进行了分析,通过状态预测模型使智能体与环境不断交互,模拟吊索的劣化及维护过程,产生神经网络训练所需数据,基于交互所得数据训练D3QN算法网络模型,进而获得最优维护策略,并与传统策略进行了对比.结果表明:所提方法综合考虑了桥梁吊索维护成本与结构风险,可动态自适应调整维护策略,与传统策略相比,该方法所得策略可减少维护成本12%以上.

    桥梁工程吊索马尔可夫决策过程维护决策优化深度强化学习

    冷扩止裂孔修复含Ⅰ型裂纹钢板的疲劳性能试验

    柯璐李友林李传习陈正...
    76-88页
    查看更多>>摘要:在面外变形或高应力幅下,传统止裂孔修复钢结构疲劳裂纹易出现裂纹穿孔发展(即裂纹二次萌生),导致疲劳加固效果不佳.提出了一种钢结构疲劳裂纹的冷扩止裂孔修复技术,其原理是通过芯棒对止裂孔进行冷扩以产生孔周残余压应力,降低孔周疲劳应力水平,达到延长疲劳寿命的目的.开展了冷扩止裂孔修复含Ⅰ型裂纹钢板的冷扩试验和疲劳试验,获得了止裂孔冷扩后孔周残余应变的分布规律,明晰了疲劳荷载作用下冷扩止裂孔孔周残余应变的演化规律,研究了冷扩率(0%、1%、2%)以及孔尖距(0、5、10 mm)对含Ⅰ型裂纹钢板疲劳性能的影响,揭示了冷扩止裂孔修复含Ⅰ型裂纹钢板的增寿机理.研究结果表明:同一孔尖距下,冷扩率越大,疲劳寿命提升幅度越大;提高冷扩率(不超过2%),可以扩大孔周残余压应力分布范围,提升残余压应力水平;增大孔尖距会削弱冷扩止裂孔修复效果;冷扩率为2%、孔尖距为0 mm时具有最大疲劳寿命,相较于孔尖距为0 m m的常规止裂孔试件,试件疲劳总寿命提升了50.82%.若继续增大冷扩率,其疲劳寿命将有望提高更多,提高幅度有待进一步研究.最后,提出了基于名义S-N曲线和疲劳缺口系数的冷扩止裂孔孔周疲劳裂纹萌生寿命预测方法.分析表明:在双对数坐标系下预测值与试验值吻合较好,孔尖距为0 mm时,误差在±5% 以内;孔尖距为5 mm和10 mm时,误差在±20% 以内.

    桥梁工程钢结构疲劳性能试验冷扩止裂孔残余应力疲劳加固

    考虑黏弹特性的路基土动态回弹模量试验及预估模型

    彭俊辉彭英杰张军辉李伟成...
    89-101页
    查看更多>>摘要:针对路基土的黏弹性特性展开了深入研究,该特性使得路基在受到不同荷载作用时长作用时,动态回弹模量表现出显著的差异性.为准确预估路基动态回弹模量,通过改进的动三轴试验测试方法研究了路基土动态回弹模量与荷载作用时长、围压、循环偏应力、压实度和含水率等影响因素之间的关系.首先采用高液限粉土和低液限黏土2种典型路基土,开展不同工况下的动态回弹模量试验,进而分析了不同因素对动态回弹模量的影响.试验结果表明:随着荷载作用时长的增大,2种土样动态回弹模量均逐渐减小,且不同荷载作用时长下动态回弹模量对循环偏应力的敏感性不同.然后采用灰色关联度分析方法评估了荷载作用时长、循环偏应力、围压等因素对回弹模量的影响程度,进而结合Kelvin模型,建立了综合考虑压实度、含水率、应力状态、荷载作用时长的黏弹性回弹模量预估模型.最后采用了其他路基土的试验结果对所建立的预估模型进行了验证,并与传统未考虑黏弹性的模型进行了比较.结果表明:新建立的考虑路基土黏弹特性的动态回弹模量预估模型具有较高的精度和适用性,可为路基设计和工程实践提供有益参考.

    路基工程黏弹特性动三轴试验动态回弹模量预估模型

    双柱墩实桥爆炸试验与动力响应分析

    胡志坚耿浩刘辉陈昌萍...
    102-112页
    查看更多>>摘要:为了研究爆炸荷载作用下钢筋混凝土(RC)桥墩的抗爆性能,对一座三跨简支梁桥的圆形截面双柱墩开展了实桥爆炸试验,分析了双圆柱桥墩在接触与非接触爆炸荷载作用下的破坏特征、损伤程度及动力响应.结果表明:因试验药量以及构件尺寸的变化,实桥桥墩破坏模式由模型试验时局部冲切破坏模式转变为受弯破坏模式,但破口处伴随局部受压裂缝与斜剪裂缝,且横、竖向破损尺度与对应方向上的截面刚度相关;此外,破口处的钢筋屈服后形态特征与常规受弯破坏存在差异;与接触爆炸相比,非接触爆炸的能量耗散更快,相同药量时破坏程度明显更小.由于实桥构件尺度较大,墩身迎爆面对冲击波的阻挡作用明显,进行实桥墩身抗爆分析时绕射波的影响可以忽略,但必须考虑桥下空间的约束效应与地面和护坡等构造物对冲击波的反射作用.在墩柱结构的抗爆设计及简化分析时,双柱墩纵桥向可简化为一端固结一端铰支的结构,横桥向可简化为两端固结的结构.

    桥梁工程钢筋混凝土桥墩实桥爆炸破坏模式动力响应简化分析

    粘贴FRP剪力键的FRP-UHPC组合梁受剪性能研究

    葛文杰张志文ASHRAF Ashour曹大富...
    113-126页
    查看更多>>摘要:为了研究纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer,FRP)-超高性能混凝土(Ultra High Performance Concrete,U HPC)组合梁的受剪性能,对FRP-U HPC组合梁进行四点受弯试验.组合界面采用FRP剪力键(FRP Shear Key,FSK)与环氧树脂胶结混合处理的方式降低界面滑移的影响.对组合梁的破坏模式、荷载-位移响应、应变响应和滑移响应进行分析,研究了混凝土类型、FSK间距、混凝土板宽度和高度对组合梁受剪性能的影响.研究结果表明:FRP-U HPC组合梁的破坏模式是剪切破坏,FRP-普通混凝土组合梁的破坏模式是弯、剪协同破坏;组合梁存在剪力滞后效应,随着混凝土板宽度的增大,剪力滞后效应越明显;混凝土采用U HPC、减小FSK间距和提高混凝土板截面尺寸都可以有效提高组合梁的抗剪性能,并减小界面滑移.基于合理假定,提出了FRP-U H PC组合梁的抗剪承载力和考虑剪切变形的挠度计算方法,预测结果与试验结果吻合较好.

    桥梁工程FRP-UHPC组合梁弯曲试验受剪性能FRP剪力键

    面向隔震曲线梁桥抗震分析的脉冲型地震动强度指标研究

    邢晨曦金早陶天友王浩...
    127-138页
    查看更多>>摘要:地震动强度指标的选取是桥梁抗震分析的基础.为探究隔震曲线梁桥在脉冲型地震动作用下的合理强度指标,以某三跨隔震曲线连续梁桥为研究对象,选取了90条典型脉冲型地震动记录,采用有限元方法分析了地震动不同输入角度下隔震曲线连续梁桥的动力响应;在此基础上,研究了3类19种地震动强度指标与桥梁地震响应之间的相关性,并以概率地震需求模型中的有效性参数βD|IM和充分性参数p作为评价指标,对不同地震动强度指标进行对比分析,进而确定了βD|IM与地震动强度指标间的映射模型.研究结果表明:不同地震动输入角度下,速度型地震动强度指标(如地面峰值速度PGV、速度反应谱峰值PSV等)与隔震曲线梁桥地震动力响应间具有较好的相关性、有效性和充分性,可作为选择和调整脉冲型地震动的主要参数;相比于墩底弯矩,隔震支座剪切变形峰值更宜作为隔震曲线梁桥的地震需求参数;当开展概率地震需求分析时,采用幂函数可有效表征地震动强度指标与有效性参数βD|IM之间的映射关系.上述结果可为隔震曲线梁桥抗震分析中地震动强度指标的选取提供参考.

    桥梁工程隔震曲线梁桥映射模型脉冲型地震动强度指标地震需求分析相关性分析