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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。
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    考虑薄壁箱梁阻尼下的车-桥耦合振动解析理论与应用

    莫向前杨永斌史康高丝雨...
    1-16页
    查看更多>>摘要：阻尼作为桥梁的固有属性,可以显著减小桥梁的动力响应,从而提高行车的安全性和舒适性.然而,为方便求解移动车辆下的空间桥梁动力学方程,通常会忽略桥梁阻尼的影响.因此,以单轴双自由度车辆通过单箱单室空间薄壁箱梁为例,推导了考虑薄壁箱梁阻尼影响下车-桥耦合振动解析解.依据该解析解验证了利用车辆响应或轮胎-桥梁接触点响应识别桥梁扭转-弯曲耦合频率与竖向弯曲频率的可行性.此外,桥梁截面的单对称轴形式使得其质心与剪切中心不重合,导致桥梁横向与扭转运动耦合,而竖向运动相对独立.考虑桥梁双向阻尼特性,即允许为竖向运动和横向-扭转运动分配不同的阻尼比.同时,基于横截面刚性假设推导了车辆的摇摆和竖向接触响应,实现了桥梁扭转-弯曲频率和竖向频率的分离,并通过残余接触点响应技术消除了路面粗糙度的影响.研究结果表明:①通过摇摆和竖向接触响应可分别识别桥梁的前几阶扭转-弯曲耦合频率和竖向频率;②竖向和扭转-弯曲方向的阻尼比只影响自身方向频率的可见性,尤其是高阶频率;③残余接触响应技术表现出一定的鲁棒性,即在较差的路面状态下仍表现出较好的识别效果;④实际工程应用时,建议检测车以10 m·s-1(36 km·h-1)的速度运行.

    桥梁工程薄壁梁解析解车桥耦合阻尼

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    时变空间路面模型建立及其对车-桥耦合振动的影响分析

    王俊峰韩万水袁阳光杨干...
    17-31页
    查看更多>>摘要：路面不平度模型是车-桥耦合振动分析的重要组成部分,路面不平度的横向分布及其劣化对分析结果影响较大.鉴于现有研究中对路面劣化进程中的车辆荷载时变因素及路面横向分布特征考虑不足,本文提出了一种时变空间路面非一致激励模型建立方法,并分析其对车-桥耦合系统的影响.首先,基于交通量发展特征及典型高速公路实测数据,建立车辆荷载时变模型;然后融合路面不平度劣化及轮迹横向分布规律,建立时变空间路面模拟方法;最后以一实桥工程为例对时变空间路面模拟过程进行分析,并研究其对车-桥耦合系统响应的影响.研究结果表明:提出的时变车辆荷载模型可以较好地反映交通量及车质量分布的演变规律;随着服役时间的增长,路面位移功率谱密度不断增大,路面横向位移呈凹凸分布,与累计轴载作用次数的分布相对应,桥梁冲击系数及车体加速度均快速增长,增长速率逐渐增大.采用提出的非一致激励路面模型时,桥梁冲击系数及车体加速度对车辆加载位置的变化较为敏感,基本表现为越靠近超车道,数值越小;非一致激励路面模型的冲击系数计算结果基本介于一致激励最差路面与最好路面之间;非一致激励路面模型对车体横向加速度的影响大于竖向加速度,且对横向加速度有放大效应.研究结论可对桥梁动力性能评估及冲击系数取值的制定提供参考.

    桥梁工程车-桥耦合振动车辆荷载模型时变空间路面非一致激励

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    横风下公铁两用双层钢桁梁桥中汽车气动特性风洞试验

    何旭辉马清邹云峰高宿平...
    32-42页
    查看更多>>摘要：为了评估车辆在大风中位于双层公铁桁架桥时的行车安全性,采用风洞测试来获取横风作用下双层公铁桁架桥和车辆的相互气动特性.以公铁两用双层桁架和双层客车为研究对象,设计并制作了 1∶50几何缩尺比的桥梁和车辆刚性测压模型,公铁两用双层桥桥上共分布有6个汽车车道,桥内共计2个列车车道和4个汽车车道,中间2个为列车车道,其两侧各有2个汽车车道.通过风洞试验测试了汽车-桥组合工况下车辆表面风压分布,分析了双层桁架桥梁桥内桥面上车道横向距离对汽车气动特性的影响,并进一步分析汽车表面的风压系数分布,以探究汽车气动力系数变化机理.研究结果表明:公铁两用双层桁架梁桥中横向车道距离的改变对汽车的侧向力系数和升力系数均有较大影响,其次是偏转力矩系数和翻滚力矩系数,但对汽车阻力系数和俯仰力矩系数影响较小,且具有一定离散性;由于风-隧道效应,双层桁架桥桥内双层客车的侧力系数总是大于静止在桥面上时双层客车的侧力系数;由于双层客车的偏转力矩是侧力作用的结果,故其变化规律与侧力系数相同;侧力系数主要受迎风侧来流大小决定,桥内客车侧力系数总是大于桥上客车侧力系数;双层客车在桁架桥桥上的升力系数大于桥内升力系数.

    桥梁工程公铁两用桁架桥梁风洞试验车-桥系统双层客车气动特性

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    大跨桥梁车辆追踪与荷载时空分布智能识别

    黄永徐海鹏闫昕蒋运泉...
    43-52页
    查看更多>>摘要：车辆荷载是大跨桥梁最重要的作用荷载之一,也是大部分桥梁疲劳劣化的最主要原因.但桥梁动态称重系统造价昂贵,无法在桥上分布式布置,桥梁车辆荷载分布信息的动态识别仍是挑战性难题.面向大跨桥梁结构健康监测需求,引入计算机视觉与深度学习技术,建立了一套集成化的桥梁车辆荷载时空分布智能识别系统.首先,研究基于交通监控数据和深度目标检测网络的车辆识别方法,开展车辆目标检测任务的YOLOv7深度网络训练,并通过训练后模型获取单摄像头数据中包含车辆类型与时间等信息的车辆图像;其次,引入HardNet深度特征描述符,建立图像点特征匹配方法,通过分布布置的监控视频数据设计搜索匹配策略,实现车流方向多个监控对应车辆图像数据的匹配,并对监控盲区采用线性插值估计车辆位置,得到车辆在桥梁上的时空分布信息;然后,将各方法集成,建立车辆荷载时空分布识别系统,该系统可结合动态称重数据自动输出车辆荷载时空分布信息与可视化结果,实现从监控数据到车辆荷载时空分布的一体化流程;最后,采用九江长江大桥监控数据进行应用验证.研究结果表明:该系统基于视频数据实现车辆目标识别与匹配追踪,运算耗时小于输入视频时长,对大型车辆匹配准确率达97.62％,可以快速、准确地识别车辆荷载分布信息,该系统对保障桥梁服役安全具有重要的意义,应用前景广阔.

    桥梁工程荷载识别系统计算机视觉车辆荷载深度学习结构监测

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    基于最大熵正则化的桥梁动态称重算法与试验验证

    张龙威原璐琪邓露陈宁...
    53-64页
    查看更多>>摘要：车辆超载会对桥梁结构产生不可逆的损伤,降低桥梁的使用年限,严重时可直接导致桥梁垮塌.目前获取过桥车辆轴重的主要途径为商用桥梁动态称重系统.然而,商用桥梁动态称重系统的核心算法——Moses算法通过误差函数得到的轴重识别方程为病态方程,导致在轴距较近、路面较粗糙时存在过拟合的问题,而且进行轴重识别时未区分单个车轴轴重对轴重识别结果的贡献度,导致单轴轴重识别结果精度不高.为此,提出一种基于最大熵正则化的桥梁动态称重算法.首先,引入熵正则化项和与轴重分配相关的权重系数,建立误差函数;其次,计算误差函数的梯度,并将其代入非线性共轭梯度法的迭代公式,得到每个正则化参数对应的轴重;然后,将每个正则化参数对应的轴重代入Regińska公式中计算参数ψv,绘制λ-ψv曲线,得到曲线极小值对应的轴重,该轴重即为所需轴重值;最后,通过数值仿真和实桥测试验证最大熵算法识别结果的准确性和鲁棒性.结果表明:无论是数值仿真还是实桥测试,最大熵算法的轴重识别精度都优于Moses算法;尤其对于实桥测试,最大熵算法前轴的误差均值为27.1％,远低于Moses算法的36.3％.由此说明,新算法通过引入熵正则化项和权重系数,可以在一定程度上抑制方程的过拟合,消除部分动力效应干扰的影响,提高单轴轴重识别结果的精度,可以更好地应用于实际桥梁的车辆监管.

    桥梁工程桥梁动态称重最大熵正则化轴重识别正则化参数实桥试验

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    基于视觉大模型和机器学习的非接触式车辆动态称重方法

    高康陈子达张皓炜刘松荣...
    65-76页
    查看更多>>摘要：为解决现有基于计算机视觉的车辆称重系统在泛化能力和环境适应性方面的局限,提出了一种基于视觉大模型与机器学习的非接触式动态称重方法.首先,通过视觉大模型设计了一个创新的边缘检测算法,用于精确获取轮胎变形参数;其次,基于Mask-RCNN(Mask-Region-based Con-volutional Neural Networks)开发了一个包含完整轮胎字符数据库的通用识别模型,能够准确标记并提取轮胎侧壁的特征信息;进一步,采用LightGBM(Light Gradient Boosting Machine)构建了一个用于预测车辆轮胎与路面接触力的机器学习模型,并验证了其准确性、可行性和有效性.特别地,通过对SUV车辆和载重货车的测试,证明了该方法与传统动态称重系统相比,最大误差不超过5％,显示出高精度和优越性能.该研究提供了一种不需安装传感器的车辆称重技术,操作简便、成本低廉,未来在收费站、高速公路等交通工程领域有着广泛应用前景.

    桥梁工程动态称重机器学习视觉大模型字符识别荷载监测

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    基于过桥重载车辆动力响应的桥梁影响线识别方法

    陈志为肖钧垚任伟新张尧...
    77-87页
    查看更多>>摘要：桥梁是公路交通运输网络的重要组成部分.桥梁在使用过程中会出现不同程度的损坏与老化,因此需要定期评估桥梁的健康状态以保证桥梁的安全运营.除了桥梁的模态参数之外,桥梁的影响线也是评价桥梁健康状态的重要指标,在实际工程中得到了广泛的应用.传统方法大多直接从检测车辆过桥时桥梁产生的位移或应变中提取影响线,因此需要在桥梁上布置位移或应变传感器,并在检测车辆测量时限制交通.该文研究了重载车辆与桥梁的耦合作用,利用频率调制技术推导了重载车辆过桥动力学响应的解析解,提出了基于加权多项式调频小波变换的桥梁影响线识别方法,并分别利用数值模拟与缩尺试验对该方法进行了验证.该方法利用重载车辆过桥的竖向加速度而非桥梁的动态位移来提取桥梁影响线,是一种典型的间接测量方法,具有操作简单、现场测量方便的优点.数值模拟的结果表明:得到的重载车辆与桥梁动力学响应的解析解比将重载车辆简化为移动力的经典解析解更加准确,能够更好地反映重载车辆在桥梁不同位置时车桥耦合系统频率变化的特征,利用该方法提取出的桥梁位移影响线与基准影响线吻合良好.缩尺试验的结果表明,该方法在重载车辆不同行驶速度与不同车重的情况下均能准确地识别出桥梁位移影响线.

    桥梁工程车桥耦合间接测量方法桥梁影响线频率调制

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    基于随机车流-桥梁耦合振动的板梁桥铰接缝裂缝扩展分析方法

    战家旺许鑫祥张飞雷爽...
    88-97页
    查看更多>>摘要：为明确公路空心板梁桥铰接缝在随机车流荷载长期作用下的裂缝扩展情况,提出一种基于随机车流-桥梁耦合振动的铰接缝疲劳裂缝扩展分析方法:首先,基于Monte-Carlo法建立随机车流模拟模型;其次,将随机车流荷载作为外部激励,并结合车桥耦合理论,建立随机车流-桥梁耦合振动分析模型;最后,基于Paris疲劳裂缝扩展模型,开展铰接缝裂缝扩展行为分析.以一座公路空心板梁桥为分析对象,进行缝裂扩展规律探究,结果表明:空心板梁桥铰接缝裂缝在随机车流作用下的扩展形式以下缘混凝土轴拉疲劳开裂为主;实际工程中,应重点关注与行车道中心线较近的铰接缝健康状况,其次应关注距超车道与行车道的总中心线较近的铰接缝状态;铰接缝裂缝的扩展速度随车重、超载车辆数目及初始裂缝高度增加而加快.

    桥梁工程车桥耦合随机车流板梁桥铰接缝开裂裂缝扩展

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    改进型波形钢腹板组合箱梁桥构造细节的疲劳应力研究

    罗奎邵天彦冀伟孔烜...
    98-110页
    查看更多>>摘要：在车辆荷载作用下钢结构桥梁的关键构件会受到循环荷载作用而产生疲劳,疲劳的不断积累可能会导致构件发生疲劳损伤甚至断裂.疲劳冲击系数是车辆荷载对桥梁疲劳性能影响的重要参数,随着桥梁运营年限的增加,桥面不平整度会发生劣化,使得桥梁的疲劳冲击系数发生改变.改进型波形钢腹板组合箱梁桥(ICBGBCSW)是一种新型的桥梁结构,其构造细节的受力复杂,研究ICBGBCSW构造细节的疲劳性能至关重要.因此,考虑桥面不平整度劣化,对ICBGBCSW构造细节的疲劳应力进行了研究.首先,利用有限元模型计算静荷载作用下ICBGBCSW的静应力,以确定ICBGBCSW构造细节的疲劳应力分布规律;然后,研究了不同车速和桥面不平整度对ICBGBC-SW 构造细节的疲劳应力和疲劳应力冲击系数的影响;最后,基于桥面不平整度劣化模型,提出了ICBGBCSW疲劳冲击系数的设计值.结果表明:波形钢腹板(CSW)的波折处容易出现应力集中现象,且桥面不平整度劣化为差和非常差时,其应力和应力幅冲击系数超过AASHTO桥梁规范中规定的0.15;当桥面不平整度为一般且车速小于60 km·h-1时,应力和应力幅冲击系数也超过了AASHTO桥梁规范值.研究成果可为考虑桥面不平整度劣化的ICBGBCSW疲劳应力和疲劳冲击系数分析提供参考.

    桥梁工程疲劳应力车桥耦合组合箱梁冲击系数桥面不平整度

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    考虑非平稳因素的大件车与普通车流混行中小跨径桥梁安全评估

    刘博韩万水赵卫华王涛...
    111-124页
    查看更多>>摘要：为满足大件运输车辆与普通车流混合通行中小跨径桥梁安全评估的紧迫需求,提出了基于分项系数模式的混行车流通行桥梁可靠度评估方法.首先,输入考虑空间相关的路面不平整度,建立混行车流-桥梁耦合振动分析系统;其次,根据WIM系统实测车流数据,综合考虑分车道荷载差异与车辆特征参数相关性模拟普通车流荷载,在极值理论框架下将非平稳车载过程离散化建立混行车流极值模型;然后,基于可靠度理论开展对评估基准期、目标可靠指标及分项系数校准问题的研究,并确定了抗力非平稳退化模型;最后,采用构建的评估方法对工程实例开展应用分析.结果表明:混行车流相比大件车单车居中过桥的结构响应增幅可达到3 0％以上;普通车流模拟结果中重载货车的轴重、轴距分布均匀,与实际车流的分布特征基本相符;基于历史交通量确定的Logistic函数可较好地描述交通量非平稳增长规律;单次混行车流通行桥梁的目标可靠指标受混行车流年均通行次数的影响,呈现增长放缓的趋势;基于Gamma随机过程的抗力非平稳退化模型与连续不间断的退化进程相适应;通过对实例桥梁的安全评估,经校准后的分项系数对交通量增长不敏感,抗力退化相比交通量增长对混行车流通行安全的影响更为显著,综合考虑二者非平稳因素对结构安全评估尤为重要.所建立的评估方法可为大件运输车辆与普通车流混行中小跨径桥梁的安全评估提供参考.

    桥梁工程中小跨径桥梁可靠度评估混行车流车-桥耦合振动非平稳因素

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