• 2023年第8期文章目次
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    • >特约专题: 智慧道路建养技术
    • 面向智慧驾驶的道路基础设施功能设计

      2023, 51(8):1143-1156. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23181

      摘要 (235) HTML (1176) PDF 2.40 M (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着单车智能成本提高以及道路环境复杂性加大,智慧驾驶车辆的发展越来越依靠智慧道路基础设施的进步。目前国内外不同的道路工程建设项目对道路基础设施的智慧化均提出了各具特色的设计思路和功能模块,但是相关研究主要集中在单一的道路功能或特定技术上,尚未系统性地给出智慧道路基础设施的设计理论和应用体系。同时,智慧道路基础设施建设要求路旁设备、路面材料和外部感知设备等全方位朝着信息化、数字化和智能化方向发展。本研究在系统综述国内外智慧公路项目典型案例的基础上,提出了未来智慧道路设施的四大关键技术。

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    • 基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法

      2023, 51(8):1157-1167. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23165

      摘要 (164) HTML (971) PDF 2.14 M (309) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于分布式振动传感的车辆轴载感知方法。采用分布式光纤感知路面振动,建立光纤信号与路面振动位移映射关系及车辆轴载反演解析模型。利用足尺试验对所提车辆轴载反演解析模型进行拟合优度验证,并通过自然车辆称重试验验证所提车辆轴载感知算法有效性。结果表明:车辆轴载感知系统对单轴最大估计误差为0.98%,对车辆总重预估精度达到0.34%,且系统精度受车辆速度影响小,符合国家对于单轴2%、总重5%的精度标准。

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    • 基于目标检测算法与迭代阈值分割的道路标线可视度评估

      2023, 51(8):1168-1173. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23196

      摘要 (211) HTML (658) PDF 1.26 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于目标检测与迭代阈值分割的道路标线分割算法。首先采用基于BiFormer改进的YOLOv5目标检测算法对道路标线区域进行快速定位与框选,然后运用快速迭代阈值分割对框选区域内的道路标线进行精细提取,最后对提取后的道路标线采用韦伯对比度进行人眼可视度评估。结果表明:该方法能够完成道路标线的快速准确提取,并实现对道路标线可视度的有效检测。

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    • 基于临界滑水速度的湿滑路面全域滑水风险量化评价

      2023, 51(8):1174-1181. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23167

      摘要 (98) HTML (963) PDF 1.72 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于修正LuGre摩擦模型提出临界滑水速度的快速计算方法,以临界滑水速度为滑水风险事件发生的判断指标;基于湿滑路段水膜厚度分布以及车速、轮迹等车辆行驶状况的概率模型,计算滑水风险事件发生的概率,从而对滑水风险进行量化,并根据风险概率将滑水风险划分为5个等级。结果表明:临界滑水速度主要受水膜厚度的影响,与路面的高程特征密切相关;当路面存在车辙、坑槽等表面病害时,病害区域的临界滑水速度显著下降。车辆滑水风险与临界滑水速度分布基本一致,但轮迹带区域的风险相对较高;降雨强度较大时,无病害或低病害路段的低风险区域超过96%,路段整体处于低风险等级,车辙等严重病害处出现大量中高风险区域,导致路段整体风险等级提高。

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    • 基于编码器-解码器结构的路面平整度预测

      2023, 51(8):1182-1190. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23166

      摘要 (116) HTML (985) PDF 1.27 M (280) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于编码器?解码器结构的路面平整度预测模型。对比分析了不同网络层的表现,并比较了网络层个数、隐藏节点数、数据时间窗口对模型精度的影响。在美国交通部公开的LTPP(long-term pavement performance)数据库的基础上构建了国际平整度指数(IRI)数据集,并对模型进行了训练和评估。结果表明:采用门控循环单元(GRU)网络层的编码器?解码器结构的预测性能最好,优于经典的机器学习模型XGBoost和单独长短期记忆(LSTM)网络。通过特征随机打乱的方式对不同输入特征的重要性进行了评估,结果显示路面结构和温度对于路面平整度预测比较重要,在数据库建设时应注意对这些数据的收集。

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    • 过湿土路基电渗排水低能耗逐级加载方法

      2023, 51(8):1191-1198. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.23182

      摘要 (88) HTML (940) PDF 1.92 M (189) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提升电渗处置的能量利用效率,开展了不同加载方式和加载电势梯度的室内电渗排水试验,分析了能耗系数和瞬时能耗系数随排水时间和含水率的变化规律,提出了低能耗的过湿土路基电渗排水逐级加载方法。结果表明:电渗过程中能耗系数呈现先下降后上升的趋势;瞬时能耗系数最低时的加载电势梯度与平均含水率负相关,两者为幂函数关系;以此幂函数关系确定最优加载电势梯度的低能耗加载方式,较1.2 V?cm-1稳压加载节约54%的能耗,较逐级加载节约23%的能耗。

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    • >土木工程与建筑学
    • 弯曲铝合金方管的轴压性能试验研究

      2023, 51(8):1199-1208. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22014

      摘要 (72) HTML (121) PDF 2.80 M (320) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究带初弯曲度铝合金方管的轴压承载力,完成了8个试件的轴压稳定性试验,并建立了与试验条件一致的有限元模型。通过对比试验和有限元分析结果验证了有限元模型的可靠性。结果表明,带有较大初弯曲度铝合金方管的破坏模式为整体弯曲失稳。最后,根据有限元分析结果拟合得到较大初弯曲度铝合金方管的整体稳定系数计算式,并将拟合计算式结果和数值分析结果及试验结果进行对比,验证了计算式的正确性。

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    • 钢纤维混凝土组合桥面板钢箱梁抗负弯性能

      2023, 51(8):1209-1219. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22026

      摘要 (83) HTML (87) PDF 2.56 M (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:对1个C50混凝土组合板和1个钢纤维混凝土(SFRC)组合板试件进行偏拉试验和基于材料塑性损伤的有限元模拟,考察了组合板开裂特性与拉伸刚度变化。在此基础上,建立了钢?混凝土连续箱梁负弯矩区节段模型并进行了参数分析,探究了混凝土材料、SFRC板厚、配筋率对主梁力学性能的影响特征。试验与模拟结果表明:SFRC板开裂呈裂缝细密特点;当裂缝宽度达0.10 mm和0.20 mm时,SFRC板对组合板轴拉刚度剩余贡献为44%和23%,C50板剩余贡献为12%和9%,表明裂后SFRC板仍可参与受力。参数分析结果表明:当SFRC板裂缝宽度达0.10 mm时,SFRC板对主梁抗弯刚度的剩余贡献约为C50板的2倍;此状态下80~120 mm厚SFRC板的主梁抗弯刚度相比未开裂状态下降约11%;增大SFRC板配筋率可改善其损伤程度,但对提高主梁抗弯刚度作用较小。

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    • 碳纤维加固钢桥面板U肋对接焊缝疲劳试验

      2023, 51(8):1220-1230. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22056

      摘要 (104) HTML (76) PDF 2.65 M (250) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究钢桥面板U肋对接焊缝的疲劳开裂机理与修复加固方法,设计了2个带嵌补段的足尺单U肋试件模型,通过模型试验研究了该细节的疲劳破坏模式和实际疲劳抗力。随后,基于线弹性断裂力学方法建立碳纤维增强复合材料(CFRP)加固对接焊缝裂纹模型,通过数值模拟分别研究了CFRP布层数、CFRP布尺寸对疲劳性能的影响。最后,针对U肋对接焊缝介绍粘贴CFRP布无损修复方法和施工工艺流程,并对CFRP布粘贴修复后的裂纹试件进行疲劳测试。结果表明:U肋对接焊缝的疲劳易损点均出现在U肋圆弧过渡处,平均疲劳强度仅为59.7 MPa。经3层CFRP布修复后,不同损伤程度的焊缝疲劳强度约为未加固试件的0.8~2.6倍。粘贴CFRP布能够有效改善钢桥面板U肋对接焊缝的疲劳性能,且满足实桥无损修复的需求。

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    • 套筒连接预制拼装桥墩直剪性能试验研究

      2023, 51(8):1231-1239. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22052

      摘要 (72) HTML (90) PDF 2.23 M (191) 评论 (0) 收藏

      摘要:为探究套筒连接预制拼装桥墩的直剪性能和影响因素,对拼接面增设剪力键、不同套筒位置的预制拼装桥墩试件进行直剪试验。分析不同拼接缝构造桥墩的损伤发展、破坏模式,探讨预制拼装桥墩的抗剪机理并将实测值与既有抗剪公式计算结果进行比较。结果表明:矮桥墩直剪试验有2种破坏模式,即以斜裂缝开展为主的破坏和以拼接缝滑移为主的破坏;套筒设置在桥墩底部会改变桥墩的破坏模式,使得试件破坏以拼接缝滑移为主;GB50010―2010中的抗剪公式可以较合理地预测套筒连接预制拼装桥墩的抗剪强度。

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    • 复合地层盾构穿越构筑物群扰动规律及桩基隔断效应分析

      2023, 51(8):1240-1250. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22068

      摘要 (73) HTML (66) PDF 2.74 M (198) 评论 (0) 收藏

      摘要:依托某盾构穿越工程,建立了盾构同时穿越桩基和多条隧道的数值模型并进行了验证。总结了盾构穿越诱发的地表沉降、既有隧道收敛和桩基变形规律,探明了既有桩基对扰动传递的隔断效应,并通过土体应力路径分析揭示了 桩?土?隧相互作用机制。结果表明:桩基的存在减小了隧道施工引起的地表沉降和沉降槽宽度,改变了既有隧道的变形模式,对扰动传递具有明显的隔断效应;受既有隧道和盾构施工的双重影响,两者间桩基承台的横向倾斜出现多个变形阶段,桩身上部出现较大的横向位移,而桩底位移较小;桩基、隧道和土体的刚度差异是桩?土?隧间复杂相互作用的根本原因。

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    • 注气增压作用下的软土排水增效机理试验研究

      2023, 51(8):1251-1258. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22062

      摘要 (63) HTML (54) PDF 1.46 M (171) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过重塑土的一维物理试验研究了软土注气增压排水效果的内在机理。试验系统包括增压装置、软土压密(劈裂)观测装置、排水量测量装置等。随后观测了软土沉降、排水过程及裂隙发育特征。结果表明:压力气体通过孔隙水的驱替与孔隙的弹塑性扩张实现土体排水压密与劈裂,同时结合表层土体的明显薄弱特征(或裂隙)、平整密实程度,可将注气增压作用下的软土排水增效机理分为排水且劈裂、排水并压密与排水且贯通3种排水增效机制。

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    • >交通运输工程
    • 基于Lorenz散点图的低等级道路驾驶安全评价

      2023, 51(8):1259-1266. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22065

      摘要 (74) HTML (73) PDF 1.17 M (257) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过驾驶模拟实验采集22名驾驶人低等级道路行驶数据,借助Lorenz散点图提出驾驶波动指标,得到切向加速度、横向加速度和方向盘转动角速度的失稳波动阈值,分别为0.993、1.322和0.669。最后,利用模糊逻辑理论综合3项指标,完成对安全状态的分级。结果表明:切向和横向加速度的波动受天气场景和弯道半径的交互作用,在结冰路段的15 m弯道上最易发生危险失稳;方向盘转动角速度的失稳只受弯道半径影响,随着弯道半径增大逐渐加强。

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    • 基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法

      2023, 51(8):1267-1277. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22134

      摘要 (60) HTML (66) PDF 2.35 M (285) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了基于面波多道分析法的无砟轨道性能劣化反演方法。以无砟轨道理论面波频散曲线为基础,分析具有不同劣化程度的无砟轨道面波频散特性,构建无砟轨道性能劣化反演方法,并研究激振频率与检波器布设方式对反演效果的影响。结果表明:无砟轨道的面波频散曲线在低频与高频段分别取决于CA砂浆与轨道板的横波速度。为提高反演效果,建议将激振频率取为50 kHz,最小偏移距取大于或等于0.05 m,道间距取0.05 m,并尽可能增大检波器排列长度。

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    • 考虑软时间窗的同时送取货随机旅行时间车辆路径问题

      2023, 51(8):1278-1287. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22169

      摘要 (88) HTML (66) PDF 1.32 M (344) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑车辆总旅行时间约束和车辆载重限制以及客户对服务时间窗的要求,研究带有软时间窗的同时送取货随机旅行时间车辆路径问题(STT?VRPSPD),建立机会约束规划模型。将禁忌搜索算法与分散搜索算法相结合,构建混合分散禁忌搜索(HSTS)算法,并采用C?W节约算法生成初始解。基于经典的Dethloff算例和Solomon时间窗生成方法,分别生成包括50个客户、200个客户各20组算例,算例测试结果验证了混合分散禁忌搜索算法的有效性。

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    • >机械、车辆与能源工程
    • 气体扩散层亲疏水特性对流体分布的预测

      2023, 51(8):1288-1295. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22067

      摘要 (79) HTML (120) PDF 1.67 M (263) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用伪势两相格子玻尔兹曼方法(LBM)研究了非增湿条件下碳纸和碳布气体扩散层(GDL)的流体流动状态。通过随机方法和X射线扫描法构建了气体扩散层样本。为确保模型中表面张力和接触角计算的准确性,采用玻璃微珠模型进行验证,随后通过调整气体扩散层的亲疏水特性,分析流体在气体扩散层中流动的实时状态,得到了亲疏水特性对孔隙结构内水饱和度的影响规律。结果表明:疏水性气体扩散层中的水分布与亲水性气体扩散层中的水分布明显不同,较大的疏水性更有利于气体扩散层内水的排出;疏水性更强的气体扩散层显著提高了液态水进入气体扩散层的入口压力,导致催化剂层(CL)更容易受到水渗透的影响。

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    • 基于机器视觉的汽车前照灯照射角度调整算法

      2023, 51(8):1296-1305. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22319

      摘要 (86) HTML (54) PDF 1.46 M (296) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了一种基于机器视觉的前照灯照射角度调整算法。利用图像传感器对道路图像进行采集,随后处理图像信息以提取所需道路的参数信息,并结合不同场景下前照灯照射角度调整计算模型,在汽车行驶道路状况即将发生改变时及时调整前照灯照射角度,实时地为汽车夜间行驶提供合适的照明。在实际道路环境中进行了测试,结果表明所建立的算法能够有效地解决前照灯偏转迟滞性问题。

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    • 基于联合距离评估法的共享电动汽车驾驶风险评估

      2023, 51(8):1306-1316. DOI: 10.11908/j.issn.0253-374x.22058

      摘要 (63) HTML (62) PDF 749.93 K (194) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于模糊信息和多属性决策,提出一套共享电动汽车(SEVs)失效模式与影响分析(FMEA)方法,包括采用互评法进行专家筛选与赋权,构建风险评估标准,采用共识理论对专家意见进行检验,采用贴近度最优化法对风险因子进行客观赋权,引入联合距离评估(CODAS)法对失效模式的风险水平进行排序等。结果表明,高风险的失效模式主要分布在动力系统和行车系统。灵敏度分析和对比分析验证了结果稳健性和方法有效性。最后,提出了可行性安全管理措施建议。

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