长沙理工大学学报（自然科学版）
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2024,21(1):1-11, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220514001
摘要：
【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体（styrene butadiene styrene，SBS）改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先，在室内制备不同老化程度的沥青。然后，采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着，对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验，以评价其流变性能。最后，开展红外光谱试验以揭示其作用机理，进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子，降低老化SBS改性沥青的恢复率，同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应，两者仅为物理共混。同时，SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果，能够为沥青的再生提供一种新的途径。
【目的】探究新型温拌再生剂甲基苯乙烯共聚物(styreneic methyl copolymer,SMC)对老化苯乙烯系热塑性弹性体（styrene butadiene styrene，SBS）改性沥青的再生效果和再生机理。【方法】首先，在室内制备不同老化程度的沥青。然后，采用SMC再生剂对不同老化程度的SBS改性沥青进行再生。接着，对再生后的SBS改性沥青进行动态剪切流变和低温弯曲蠕变试验，以评价其流变性能。最后，开展红外光谱试验以揭示其作用机理，进行电镜扫描试验以验证SMC再生剂的再生效果。【结果】SMC再生剂会降低老化SBS改性沥青的车辙因子，降低老化SBS改性沥青的恢复率，同时会使老化SBS改性沥青的低温性能得到极大提升。SMC再生剂未与SBS改性沥青发生化学反应，两者仅为物理共混。同时，SMC再生剂能够弥补沥青因老化产生的裂缝。【结论】SMC再生剂对老化SBS改性沥青具有较好的修复效果，能够为沥青的再生提供一种新的途径。
2024,21(1):12-21, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231215001
摘要：
【目的】深入了解压实不足对沥青混合料内部空隙细观结构的影响。【方法】以SMA-13试件为对象，通过调整压实次数制备不同压实度的试件。采用计算机断层扫描和图像识别技术精确识别空隙，探究不同压实度下的沥青混合料空隙细观结构特性，包括空隙数量、体积、主轴方向角和配位数。【结果】在沥青混合料成型过程中，受到外部击实功的影响，内部空隙的主轴方向逐渐趋向于稳定状态。此外，随着压实次数的增加，沥青混合料内的大部分空隙逐渐减小，但也存在一些相邻的开口空隙在逐渐结合后形成更大的开口空隙。最终，随着压实程度的提高，空隙的平均配位数减小，导致空隙连通性下降，整体空隙网络的复杂度逐渐减小。【结论】本研究旨在更好地理解不同压实度下沥青混合料空隙结构的细观差异，为沥青混合料的设计、评价和维护提供更为科学的依据。
【目的】深入了解压实不足对沥青混合料内部空隙细观结构的影响。【方法】以SMA-13试件为对象，通过调整压实次数制备不同压实度的试件。采用计算机断层扫描和图像识别技术精确识别空隙，探究不同压实度下的沥青混合料空隙细观结构特性，包括空隙数量、体积、主轴方向角和配位数。【结果】在沥青混合料成型过程中，受到外部击实功的影响，内部空隙的主轴方向逐渐趋向于稳定状态。此外，随着压实次数的增加，沥青混合料内的大部分空隙逐渐减小，但也存在一些相邻的开口空隙在逐渐结合后形成更大的开口空隙。最终，随着压实程度的提高，空隙的平均配位数减小，导致空隙连通性下降，整体空隙网络的复杂度逐渐减小。【结论】本研究旨在更好地理解不同压实度下沥青混合料空隙结构的细观差异，为沥青混合料的设计、评价和维护提供更为科学的依据。
2024,21(1):22-29,99, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20240117001
摘要：
【目的】研究路面表面人造纹理与抗滑性能之间的关系。【方法】利用3D打印技术定向设计并制备不同形状的人造纹理试件(包含三角形纹理、矩形纹理和半圆形纹理3种形状和纹理高度为1、2、3、4、5 mm的5种纹理)，并以4 mm高的三角形纹理设置了一组磨耗纹理试件，采用摆式摩擦试验、构造深度试验以及提取纹理顶部接触区域对各个试件的抗滑性能进行评价。【结果】2 mm高的三角形纹理和3 mm高的矩形纹理的抗滑性能最好，摆值均可达到107。在构造深度和摆值两个方面，三角形纹理和矩形纹理的抗滑性能相近，且均明显大于半圆形纹理的抗滑性能。随着磨损率的增大，摩擦接触面积增大，但纹理表面粗糙程度降低，导致抗滑性能逐渐衰减。【结论】纹理的抗滑性能主要取决于纹理的粗糙程度，而接触面积的影响相对较小。本文提供了一种定向纹理设计方法，为深入理解路面表面纹理与抗滑性能之间的关系提供借鉴与指导。
【目的】研究路面表面人造纹理与抗滑性能之间的关系。【方法】利用3D打印技术定向设计并制备不同形状的人造纹理试件(包含三角形纹理、矩形纹理和半圆形纹理3种形状和纹理高度为1、2、3、4、5 mm的5种纹理)，并以4 mm高的三角形纹理设置了一组磨耗纹理试件，采用摆式摩擦试验、构造深度试验以及提取纹理顶部接触区域对各个试件的抗滑性能进行评价。【结果】2 mm高的三角形纹理和3 mm高的矩形纹理的抗滑性能最好，摆值均可达到107。在构造深度和摆值两个方面，三角形纹理和矩形纹理的抗滑性能相近，且均明显大于半圆形纹理的抗滑性能。随着磨损率的增大，摩擦接触面积增大，但纹理表面粗糙程度降低，导致抗滑性能逐渐衰减。【结论】纹理的抗滑性能主要取决于纹理的粗糙程度，而接触面积的影响相对较小。本文提供了一种定向纹理设计方法，为深入理解路面表面纹理与抗滑性能之间的关系提供借鉴与指导。
2024,21(1):30-38, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220327002
摘要：
【目的】分析足尺路面试验环道所用7种上面层细粒式改性沥青混合料的低温性能。【方法】通过小梁低温弯曲、中梁线收缩系数和法国M2F梯形梁动态模量3种室内试验开展研究及相关性分析，并应用多指标试验结果的无量纲归一化赋权求和法进行综合对比评价。【结果】最大弯拉应变、应变能密度、线收缩系数、复模量和相位角均可作为改性沥青混合料低温性能的合理评价指标；对比改性沥青类型，采用低温延性强的SBS改性沥青制备的混合料低温性能最优，橡胶沥青混合料的次之，掺抗车辙剂能增强SBS改性AC类混合料的低温性能；对比矿料合成级配，SMA类的低温性能最优，SBS改性AC类中粗集料含量越低，其低温性能越好；多孔排水式高黏SBS改性PAC类具有优良的黏弹性和低温收缩性能。【结论】评价结果可为环道沥青路面低温性能长期监测对比提供参考。
【目的】分析足尺路面试验环道所用7种上面层细粒式改性沥青混合料的低温性能。【方法】通过小梁低温弯曲、中梁线收缩系数和法国M2F梯形梁动态模量3种室内试验开展研究及相关性分析，并应用多指标试验结果的无量纲归一化赋权求和法进行综合对比评价。【结果】最大弯拉应变、应变能密度、线收缩系数、复模量和相位角均可作为改性沥青混合料低温性能的合理评价指标；对比改性沥青类型，采用低温延性强的SBS改性沥青制备的混合料低温性能最优，橡胶沥青混合料的次之，掺抗车辙剂能增强SBS改性AC类混合料的低温性能；对比矿料合成级配，SMA类的低温性能最优，SBS改性AC类中粗集料含量越低，其低温性能越好；多孔排水式高黏SBS改性PAC类具有优良的黏弹性和低温收缩性能。【结论】评价结果可为环道沥青路面低温性能长期监测对比提供参考。
2024,21(1):39-49, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220813002
摘要：
【目的】苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（styrene-butadiene-styrene block copolymer，SBS）改性沥青老化后存在基质沥青硬化、脆化及SBS聚合物有所降解的问题，用传统再生方式难以有效恢复老化SBS改性沥青的性能。为有效恢复老化SBS改性沥青的路用性能，采用丁苯橡胶（styrene-butadiene rubber，SBR）与生物油对老化SBS改性沥青进行复合再生。【方法】首先，通过室内模拟老化试验制备得到了老化SBS改性沥青，采用高速剪切仪在老化SBS改性沥青中掺入SBR和生物油，得到复合再生沥青；然后，对再生后的沥青进行三大指标测试及高低温流变性能测试；最后，通过红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜试验探究SBR和生物油再生沥青的机理。【结果】SBR和生物油复掺后得到的再生沥青的综合性能更优，再生沥青的复数剪切模量G*随再生剂掺量的增加呈降低趋势。再生后沥青的刚度大幅减小，老化沥青的柔韧性得到恢复，应力耗散能力得到提升，脆性得到降低，低温性能得以显著改善。SBR和生物油复合再生可以补充老化SBS改性沥青的轻质组分，混掺SBR和生物油后沥青质和胶质的比例有所降低，轻质组分对蜂状结构的蜡结晶有抑制作用。再生沥青的荧光物质大幅增加，且分布更密集，老化SBS改性沥青的韧性和黏度得到显著恢复。【结论】恢复老化SBS改性沥青性能的SBR与生物油的推荐掺量分别为6%、5%。该研究为老化SBS改性沥青混合料的再生提供了理论依据。
【目的】苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（styrene-butadiene-styrene block copolymer，SBS）改性沥青老化后存在基质沥青硬化、脆化及SBS聚合物有所降解的问题，用传统再生方式难以有效恢复老化SBS改性沥青的性能。为有效恢复老化SBS改性沥青的路用性能，采用丁苯橡胶（styrene-butadiene rubber，SBR）与生物油对老化SBS改性沥青进行复合再生。【方法】首先，通过室内模拟老化试验制备得到了老化SBS改性沥青，采用高速剪切仪在老化SBS改性沥青中掺入SBR和生物油，得到复合再生沥青；然后，对再生后的沥青进行三大指标测试及高低温流变性能测试；最后，通过红外光谱、原子力显微镜和荧光显微镜试验探究SBR和生物油再生沥青的机理。【结果】SBR和生物油复掺后得到的再生沥青的综合性能更优，再生沥青的复数剪切模量G*随再生剂掺量的增加呈降低趋势。再生后沥青的刚度大幅减小，老化沥青的柔韧性得到恢复，应力耗散能力得到提升，脆性得到降低，低温性能得以显著改善。SBR和生物油复合再生可以补充老化SBS改性沥青的轻质组分，混掺SBR和生物油后沥青质和胶质的比例有所降低，轻质组分对蜂状结构的蜡结晶有抑制作用。再生沥青的荧光物质大幅增加，且分布更密集，老化SBS改性沥青的韧性和黏度得到显著恢复。【结论】恢复老化SBS改性沥青性能的SBR与生物油的推荐掺量分别为6%、5%。该研究为老化SBS改性沥青混合料的再生提供了理论依据。
2024,21(1):50-58,109, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20221123003
摘要：
【目的】探究沥青混合料的拉压差异力学特性。【方法】开展了典型沥青混合料直接拉伸和四点弯曲强度及疲劳试验，基于材料拉压模量差异特性推导并得到了区别于传统四点弯曲梁的真实四点弯曲强度计算公式，分析了传统四点弯曲、真实四点弯曲及直接拉伸应力状态下强度、疲劳寿命及模量衰变规律。【结果】真实四点弯曲强度约为传统四点弯曲强度的80%，在相同加载速率下，不同应力状态强度中直接拉伸强度最小，且其对加载速率的敏感性亦最低；在相同应力水平下，直接拉伸疲劳寿命最小，但在相同真实应力比下直接拉伸疲劳寿命最大，真实四点弯曲疲劳寿命约为传统四点弯曲疲劳寿命的46%；真实四点弯曲疲劳试验的模量衰变速率远小于直接拉伸模量衰变速率，且破坏时前者的模量衰减幅度更小。【结论】材料的拉压差异特性对其力学参数的测试结果及变化规律影响显著，研究成果可为考虑拉压差异的沥青路面结构设计参数取值提供参考。
【目的】探究沥青混合料的拉压差异力学特性。【方法】开展了典型沥青混合料直接拉伸和四点弯曲强度及疲劳试验，基于材料拉压模量差异特性推导并得到了区别于传统四点弯曲梁的真实四点弯曲强度计算公式，分析了传统四点弯曲、真实四点弯曲及直接拉伸应力状态下强度、疲劳寿命及模量衰变规律。【结果】真实四点弯曲强度约为传统四点弯曲强度的80%，在相同加载速率下，不同应力状态强度中直接拉伸强度最小，且其对加载速率的敏感性亦最低；在相同应力水平下，直接拉伸疲劳寿命最小，但在相同真实应力比下直接拉伸疲劳寿命最大，真实四点弯曲疲劳寿命约为传统四点弯曲疲劳寿命的46%；真实四点弯曲疲劳试验的模量衰变速率远小于直接拉伸模量衰变速率，且破坏时前者的模量衰减幅度更小。【结论】材料的拉压差异特性对其力学参数的测试结果及变化规律影响显著，研究成果可为考虑拉压差异的沥青路面结构设计参数取值提供参考。
2024,21(1):59-87, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231225001
摘要：
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
路基是公路的主要承重结构。随着我国公路建设由高速发展转向高质量发展，数字化施工技术、智能化建设以及信息化管控成为路基工程中的核心技术手段。本文综述了路基工程智能建养关键技术的研究现状，并主要从建筑信息模型（building information modeling，BIM）技术、路基智能压实技术、路基健康监测与评价技术以及路基智能注浆加固技术4个方面进行分析。目前存在问题如下：BIM技术在路基工程领域中的应用还处于起步阶段，缺少合理的施工质量量化指标以及成本估算方法；智能压实技术理论研究薄弱，质量均匀性评价研究较少；现有路基监测与评价技术的测量方法易受到其他因素影响，人工干预较大；注浆加固技术没有统一的质量评价指标，大多还是凭借工程经验和理论分析来评价。因此，未来需要针对提出的问题对各项关键技术开展智能化理论与应用研究，为路基工程智能化建养提供指引。
2024,21(1):88-99, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231201001
摘要：
【目的】确定黏土路基回弹模量的最优估计模型，实现黏土路基回弹模量的准确预测。【方法】采用贝叶斯高斯过程回归方法，建立了路基土的围压、偏应力、含水率以及干重度与路基回弹模量之间的定量关系，实现了高斯过程回归参数的准确估计与最优影响因子组合的客观选择，在模型的复杂度与拟合程度之间达到了自动平衡。【结果】基于所提出的贝叶斯高斯过程回归方法可准确预测路基的回弹模量，所选最优模型的决定系数（R2）和平均绝对百分误差（RMAPE）分别达到了0.99和1.51%，与全变量模型的预测性能几乎相同。在100次随机试验中，最优模型被选择的比率达到了88%。【结论】所提出的贝叶斯高斯过程回归方法不仅可以通过路基土相关物理力学参数准确预测路基的回弹模量，还可以有效剔除冗余输入变量，在保证模型拟合程度的情况下，降低了模型的复杂度，这对模型的应用与推广具有重要意义。
【目的】确定黏土路基回弹模量的最优估计模型，实现黏土路基回弹模量的准确预测。【方法】采用贝叶斯高斯过程回归方法，建立了路基土的围压、偏应力、含水率以及干重度与路基回弹模量之间的定量关系，实现了高斯过程回归参数的准确估计与最优影响因子组合的客观选择，在模型的复杂度与拟合程度之间达到了自动平衡。【结果】基于所提出的贝叶斯高斯过程回归方法可准确预测路基的回弹模量，所选最优模型的决定系数（R2）和平均绝对百分误差（RMAPE）分别达到了0.99和1.51%，与全变量模型的预测性能几乎相同。在100次随机试验中，最优模型被选择的比率达到了88%。【结论】所提出的贝叶斯高斯过程回归方法不仅可以通过路基土相关物理力学参数准确预测路基的回弹模量，还可以有效剔除冗余输入变量，在保证模型拟合程度的情况下，降低了模型的复杂度，这对模型的应用与推广具有重要意义。
2024,21(1):100-109, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231009002
摘要：
【目的】探究地震和降雨共同作用下公路植生混凝土生态护坡的防护效果。【方法】以广西壮族自治区河池-都安高速公路某植生混凝土生态边坡为研究对象,基于颗粒流模拟软件（2-dimensional particle flow code, PFC2D）分析大变形和实时追踪裂隙的优势，通过PFC2D建立了植生混凝土生态护坡数值模型，并以动力学边界条件和颗粒流流固耦合原理来实现地震和降雨工况，以探究植生混凝土在不同工况下对边坡的加固作用。【结果】在地震单独作用下，有、无生态护坡的边坡都出现裂隙贯通坡体的现象。但值得注意的是，前者仅在中部和底部出现小规模危岩体，而后者形成了大规模的危岩体。在地震和降雨的共同作用下，前者在坡脚处出现浅层失稳，边坡整体稳定性较好，后者在坡顶出现了局部失稳，最终导致整体失稳。【结论】植生混凝土生态护坡可以有效降低坡面在地震和降雨作用下的破坏程度，保护坡体不出现大规模的失稳，但坡体在坡脚处会出现局部破碎和滑移，因此在此处须加强防护。
【目的】探究地震和降雨共同作用下公路植生混凝土生态护坡的防护效果。【方法】以广西壮族自治区河池-都安高速公路某植生混凝土生态边坡为研究对象,基于颗粒流模拟软件（2-dimensional particle flow code, PFC2D）分析大变形和实时追踪裂隙的优势，通过PFC2D建立了植生混凝土生态护坡数值模型，并以动力学边界条件和颗粒流流固耦合原理来实现地震和降雨工况，以探究植生混凝土在不同工况下对边坡的加固作用。【结果】在地震单独作用下，有、无生态护坡的边坡都出现裂隙贯通坡体的现象。但值得注意的是，前者仅在中部和底部出现小规模危岩体，而后者形成了大规模的危岩体。在地震和降雨的共同作用下，前者在坡脚处出现浅层失稳，边坡整体稳定性较好，后者在坡顶出现了局部失稳，最终导致整体失稳。【结论】植生混凝土生态护坡可以有效降低坡面在地震和降雨作用下的破坏程度，保护坡体不出现大规模的失稳，但坡体在坡脚处会出现局部破碎和滑移，因此在此处须加强防护。
2024,21(1):110-132, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20231221001
摘要：
随着我国经济社会的快速发展及交通量的持续增长，早期建成的高速公路已经开始出现通行能力差、服务水平低等问题。为了解决这一问题，我国在近年来积极开展了高速公路的改扩建工作，目前已完成了多条高速公路的改扩建工程并投入运营，取得了显著成效。然而，高速公路的改扩建与新建公路有所不同，高速公路在改扩建过程中涉及新老路基拼接、变形协调等问题，特别是新老路基拼接引起的差异沉降，对路基路面结构危害巨大。为此，国内外学者致力于对减小新老路基差异沉降进行研究，探索了许多新的理念和技术。从差异沉降的理论、影响因素以及路基拼接处的处治措施3方面对现有研究成果进行了回顾和梳理，发现对减小新老路基差异沉降的措施，尤其是对加筋结构的布置、路基内部排水结构的研究还比较缺乏。建议开展此类研究，并从理论和影响因素上对差异沉降进行分析，提出适用于多种工况的拼接措施，从而起到控制差异沉降的作用，旨在为实际工程项目提供理论和实际指导。
随着我国经济社会的快速发展及交通量的持续增长，早期建成的高速公路已经开始出现通行能力差、服务水平低等问题。为了解决这一问题，我国在近年来积极开展了高速公路的改扩建工作，目前已完成了多条高速公路的改扩建工程并投入运营，取得了显著成效。然而，高速公路的改扩建与新建公路有所不同，高速公路在改扩建过程中涉及新老路基拼接、变形协调等问题，特别是新老路基拼接引起的差异沉降，对路基路面结构危害巨大。为此，国内外学者致力于对减小新老路基差异沉降进行研究，探索了许多新的理念和技术。从差异沉降的理论、影响因素以及路基拼接处的处治措施3方面对现有研究成果进行了回顾和梳理，发现对减小新老路基差异沉降的措施，尤其是对加筋结构的布置、路基内部排水结构的研究还比较缺乏。建议开展此类研究，并从理论和影响因素上对差异沉降进行分析，提出适用于多种工况的拼接措施，从而起到控制差异沉降的作用，旨在为实际工程项目提供理论和实际指导。
2024,21(1):133-140, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220525001
摘要：
【目的】激光雷达与相机这两类传感器检测数据格式不统一、分辨率不同，且数据级和特征级的融合计算复杂度高，故提出一种决策级的目标融合检测方法。【方法】对激光雷达与相机的安装位置进行联合标定，实现这两类传感器检测结果的坐标系转换；利用匈牙利算法将激光雷达点云检测目标框和相机图像检测目标框进行匹配，设定目标框重合面积阈值，检测获得目标物的位置、类型等。【结果】实车测试结果表明，根据检测目标检测框长宽比选取不同交并比阈值的方法使得车辆和行人的目标识别准确率分别提升了3.3%和5.3%。利用公开数据集KITTI对所提融合方法进行验证，结果表明，在3种不同难度等级场景下，所提融合方法的检测精度分别达到了75.42%、69.71%、63.71%，与现有常用的融合方法相比，检测精度均有所提升。【结论】这两类传感器的检测目标框重合面积阈值对决策级融合检测结果影响较大，根据检测目标检测框长宽比选取不同阈值可有效提升车辆和行人的目标识别准确率。决策级融合方法能准确匹配雷达和相机的检测目标，有效提升目标检测精度。
【目的】激光雷达与相机这两类传感器检测数据格式不统一、分辨率不同，且数据级和特征级的融合计算复杂度高，故提出一种决策级的目标融合检测方法。【方法】对激光雷达与相机的安装位置进行联合标定，实现这两类传感器检测结果的坐标系转换；利用匈牙利算法将激光雷达点云检测目标框和相机图像检测目标框进行匹配，设定目标框重合面积阈值，检测获得目标物的位置、类型等。【结果】实车测试结果表明，根据检测目标检测框长宽比选取不同交并比阈值的方法使得车辆和行人的目标识别准确率分别提升了3.3%和5.3%。利用公开数据集KITTI对所提融合方法进行验证，结果表明，在3种不同难度等级场景下，所提融合方法的检测精度分别达到了75.42%、69.71%、63.71%，与现有常用的融合方法相比，检测精度均有所提升。【结论】这两类传感器的检测目标框重合面积阈值对决策级融合检测结果影响较大，根据检测目标检测框长宽比选取不同阈值可有效提升车辆和行人的目标识别准确率。决策级融合方法能准确匹配雷达和相机的检测目标，有效提升目标检测精度。
2024,21(1):141-149, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230331001
摘要：
【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率，降低交通事故风险，保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆(connected automated vehicle，CAV)的换道行为所导致的交通紊乱问题，提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度，以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标，以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束，构建CAV动态速度协同优化模型，有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型，并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比，所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%，总延误降低75.9%以上，平均加速度变化率改善9.3%以上；当分流比例一定时，一定总流量情况下，总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好；在安全换道所要求的最小纵向距离约束下，出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下，协同策略可为换道车辆创造换道间隙，改善通行效率，提高乘客舒适度。
【目的】提高网联高速出口匝道路段通行效率，降低交通事故风险，保障分流车辆通行秩序。【方法】针对出口匝道上游智能网联车辆(connected automated vehicle，CAV)的换道行为所导致的交通紊乱问题，提出一种协同换道策略。兼顾通行效率和舒适度，以研究时段内所有CAV平均速度、平均加速度变化率的加权和最小为目标，以速度、加速度、加速度振动、换道起点与分流点的纵向距离等为约束，构建CAV动态速度协同优化模型，有计划地优化每个时段每辆CAV的速度。采用Gurobi优化器求解协同控制模型，并使用SUMO软件建立仿真场景评估协同控制效果。【结果】与无控制情形相比，所提出的协同方法在不同总流量和分流比例下能使车辆平均速度最高提高17.7%，总延误降低75.9%以上，平均加速度变化率改善9.3%以上；当分流比例一定时，一定总流量情况下，总流量越高平均速度、平均加速度变化率改善效果越好；在安全换道所要求的最小纵向距离约束下，出口匝道路段通行效率最高。【结论】在不同总流量和分流比例下，协同策略可为换道车辆创造换道间隙，改善通行效率，提高乘客舒适度。
2024,21(1):150-163,173, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20230730001
摘要：
【目的】在无信号控制的自动驾驶环境下，自动驾驶车辆的通行轨迹将与过街行人产生大量冲突，如何利用交通控制手段使行人安全通过交叉口，并避免对自动驾驶车辆的通行造成较大的干扰，是亟待解决的关键问题。【方法】本文提出一种基于冲突相位组的自动驾驶交叉口行人过街控制方法，将到达交叉口的车辆流向分为4个冲突相位组，在各相位组内单独分配通行时间，基于冲突相位组对自动驾驶车辆和行人过街的通行时间进行建模；在穿插式通行模式的基础上，使用行人信号灯保障行人过街需求,建立考虑行人二次过街的自动驾驶交叉口交通控制模型。模型以交叉口各流向需求量与实际交通量乘积之和最大为目标，以各流向允许车辆通行的时间比例和行人信号灯状态为决策变量，综合考虑交通流量、行人和车辆通行权等约束，建立混合整数线性规划模型(mixed-integer linear program, MILP)，该控制模型可为各流向的车辆和行人分配通行权。【结果】本文模型的车均延误较定时控制方案的降低26.74%，较单次过街模型的降低11.53%，人均延误较定时控制方案的降低51.66%，较单次过街模型的降低36.20%。这表明本文模型能有效提升交叉口的通行效率。【结论】本文模型能根据自动驾驶车辆和行人的通行需求，对交叉口时空通行权进行分配，有效保障行人过街安全。
【目的】在无信号控制的自动驾驶环境下，自动驾驶车辆的通行轨迹将与过街行人产生大量冲突，如何利用交通控制手段使行人安全通过交叉口，并避免对自动驾驶车辆的通行造成较大的干扰，是亟待解决的关键问题。【方法】本文提出一种基于冲突相位组的自动驾驶交叉口行人过街控制方法，将到达交叉口的车辆流向分为4个冲突相位组，在各相位组内单独分配通行时间，基于冲突相位组对自动驾驶车辆和行人过街的通行时间进行建模；在穿插式通行模式的基础上，使用行人信号灯保障行人过街需求,建立考虑行人二次过街的自动驾驶交叉口交通控制模型。模型以交叉口各流向需求量与实际交通量乘积之和最大为目标，以各流向允许车辆通行的时间比例和行人信号灯状态为决策变量，综合考虑交通流量、行人和车辆通行权等约束，建立混合整数线性规划模型(mixed-integer linear program, MILP)，该控制模型可为各流向的车辆和行人分配通行权。【结果】本文模型的车均延误较定时控制方案的降低26.74%，较单次过街模型的降低11.53%，人均延误较定时控制方案的降低51.66%，较单次过街模型的降低36.20%。这表明本文模型能有效提升交叉口的通行效率。【结论】本文模型能根据自动驾驶车辆和行人的通行需求，对交叉口时空通行权进行分配，有效保障行人过街安全。
2024,21(1):164-173, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.20220802001
摘要：
【目的】对城市交叉口采用的左转非机动车信号灯设施进行交通安全性量化评估。【方法】提出一种基于拓展碰撞时间（extended time to collision，ETTC）指标的左转非机动车信号灯安全效应评估方法。针对现有的碰撞时间（time to collision，TTC）指标不适于评估交叉口左转非机动车冲突的问题，考虑非机动车车辆尺寸与加速度对交通冲突的影响，采用拓展碰撞时间指标，评估交叉口非机动车交通冲突。收集长沙市4个信号交叉口的视频大数据，利用视频软件Tracker提取车辆微观轨迹后，开展案例分析。【结果】左转非机动车信号灯在时间上明确了非机动车的通行权，其设置能显著降低非机动车冲突率，在平峰、高峰时段非机动车冲突率分别降低了40.11%、25.27%。在直行相位末期、左转相位即将启亮时，设置组的左转非机动车在待行区等待，冲突率降为0；而对比组近50%的非机动车违规左转，冲突严重。设置左转非机动车信号灯的改善效果随非机动车流量的增大呈先增加后降低趋势，而随机动车流量的增大呈逐步波动下降趋势。【结论】本研究揭示了非机动车左转信号灯的设置对减少交叉口交通冲突的影响，可为城市交叉口非机动车交通安全管控提供有益参考。
【目的】对城市交叉口采用的左转非机动车信号灯设施进行交通安全性量化评估。【方法】提出一种基于拓展碰撞时间（extended time to collision，ETTC）指标的左转非机动车信号灯安全效应评估方法。针对现有的碰撞时间（time to collision，TTC）指标不适于评估交叉口左转非机动车冲突的问题，考虑非机动车车辆尺寸与加速度对交通冲突的影响，采用拓展碰撞时间指标，评估交叉口非机动车交通冲突。收集长沙市4个信号交叉口的视频大数据，利用视频软件Tracker提取车辆微观轨迹后，开展案例分析。【结果】左转非机动车信号灯在时间上明确了非机动车的通行权，其设置能显著降低非机动车冲突率，在平峰、高峰时段非机动车冲突率分别降低了40.11%、25.27%。在直行相位末期、左转相位即将启亮时，设置组的左转非机动车在待行区等待，冲突率降为0；而对比组近50%的非机动车违规左转，冲突严重。设置左转非机动车信号灯的改善效果随非机动车流量的增大呈先增加后降低趋势，而随机动车流量的增大呈逐步波动下降趋势。【结论】本研究揭示了非机动车左转信号灯的设置对减少交叉口交通冲突的影响，可为城市交叉口非机动车交通安全管控提供有益参考。
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2021,18(1):95-101, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.012
摘要：
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
针对多种不确定性因素对汽车结构耐撞性产生的影响，本研究提出了一种基于混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计方法。首先，建立了基于概率-区间混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计模型，并分析其嵌套情况；然后，为了减少嵌套层数，提出了一种高效的解耦策略，将原始的嵌套问题等效转化为单层的优化设计问题；最后，使用径向基函数构建了近似可靠性优化设计问题，并采用局部加密策略提高优化结果的精度。研究结果表明：该方法收敛迅速，能够达到对混合模型汽车结构耐撞性的可靠性优化设计问题快速求解的目的，对汽车结构耐撞性的优化设计具有一定的参考价值。
2021,18(1):7-15, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.002
摘要：
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
现有的地铁隧道施工安全风险识别方法缺乏一定的系统性，在风险识别过程中缺少对多维风险情景的识别，因而具有一定的局限性。引入层次全息建模(hierarchical holographic modeling, HHM)方法和风险过滤、排序及管理(risk filtering,ranking and management, RFRM)框架，结合情景分析理论，构建地铁隧道施工安全风险情景识别的HHM方法，从多视角识别风险情景，应用 RFRM 框架对风险情景进行4次过滤并排序，筛选关键风险情景。对C市某地铁隧道项目进行案例分析，结果显示：该方法可以系统、完善地识别地铁隧道施工安全风险情景及关键风险因素，进而可为风险管理工作奠定一定的基础。
2021,18(1):1-6, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.001
摘要：
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
为研究埋入式应变传感器与沥青混合料的交互影响，利用ABAQUS有限元软件，建立了在四点弯曲加载条件下埋入应变传感器的梁试件有限元模型，分析了荷载大小、传感器测力杆长度和传感器封装材料模量等因素对沥青混凝土梁试件及传感器的力学响应与应力集中的影响。研究结果表明：传感器埋入沥青混合料梁试件后，在梁试件上与传感器法兰相接触的沥青混合料发生了应力集中的现象，但应力集中系数较小，最大值仅为2.95。传感器的测力杆也发生了应力集中现象，其应力集中系数最大值为26.83，远高于梁试件的应力集中系数。
2021,18(1):87-94, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.011
摘要：
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
针对桩基模型参数存在不确定性的问题，提出一种桩基模型参数反演识别方法。以测点和敲击点作为噪声因素，综合考虑模型中不同测点和敲击工况下加速度响应对反演结果的影响，利用多信息融合方法将多个评分值融合成唯一的参数反演识别目标响应值。研究结果表明：利用本研究方法得到的反演曲线与仿真曲线拟合良好。本研究为桩基模型参数反演识别提供了一定的借鉴。
2021,18(1):79-86, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.010
摘要：
为了提高传统汽油机的启动性能，同时降低启动阶段的燃料消耗率，本研究试图通过掺氢方式使汽油机在当量比条件下成功启动。采用数值模拟方式，研究了在当量比条件下掺氢汽油机冷启动工况的混合气分布与着火情况，期望找到一种更佳的掺氢汽油喷射方案。首先，构建了掺氢汽油机冷启动工况的三维数值模型，并对气门运动规律、喷油量与喷氢量的关系进行了试验标定；然后，对构建的三维数值模型进行试验验证，试验结果与计算结果吻合良好；最后，在当量比条件下进行了冷启动工况着火情况的模拟计算。研究结果表明：在当量比条件下，与纯汽油机相比掺氢能够明显加快混合气的扩散速度，使混合气更快地在缸内实现均匀分布；纯汽油启动时首循环着火困难，掺氢能实现首循环着火，但当掺氢量过大时，会出现早燃现象；掺氢能够显著减少冷启动阶段HC和CO的排放。
为了提高传统汽油机的启动性能，同时降低启动阶段的燃料消耗率，本研究试图通过掺氢方式使汽油机在当量比条件下成功启动。采用数值模拟方式，研究了在当量比条件下掺氢汽油机冷启动工况的混合气分布与着火情况，期望找到一种更佳的掺氢汽油喷射方案。首先，构建了掺氢汽油机冷启动工况的三维数值模型，并对气门运动规律、喷油量与喷氢量的关系进行了试验标定；然后，对构建的三维数值模型进行试验验证，试验结果与计算结果吻合良好；最后，在当量比条件下进行了冷启动工况着火情况的模拟计算。研究结果表明：在当量比条件下，与纯汽油机相比掺氢能够明显加快混合气的扩散速度，使混合气更快地在缸内实现均匀分布；纯汽油启动时首循环着火困难，掺氢能实现首循环着火，但当掺氢量过大时，会出现早燃现象；掺氢能够显著减少冷启动阶段HC和CO的排放。
2022,19(3):69-77, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.03.007
摘要：
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
【目的】研究复杂环境下超大深基坑开挖变形演化规律，并对支护结构进行优化设计。【方法】依托广州地铁11号线基坑工程，利用有限差分软件FLAC3D对基坑开挖工程中支护结构的水平位移及周围土体地表沉降的变化规律进行研究，并通过分析地下连续墙的厚度、嵌固深度及支撑层数对基坑变形的影响，对基坑支护结构进行优化，对优化前后支护结构的支护效果进行对比分析。【结果】各工况下基坑周围土体的地表沉降呈先增大后减小的趋势，且最大沉降发生在距基坑边缘150 m的位置；不同嵌固深度下地下连续墙水平位移的变化趋势和基坑周围土体地表沉降的变化趋势基本相同；地下连续墙厚度的改变对其水平位移和基坑周围土体地表沉降的影响不明显；支撑层数的增加可显著减小基坑地下连续墙的水平位移及周围土体的最大地表沉降；支护结构优化后，基坑开挖引起的周围土体的最大地表沉降减小了2388%，地下连续墙的最大水平位移减小了1919%。【结论】在设计同类型基坑时应重视支撑层数的选取，必要时可适当减小支护结构的厚度。
2022,19(1):1-11, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.001
摘要：
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
【目的】探讨多尺度算法在研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能方面的有效性。【方法】通过划分5个尺度区域,对5种不同级配的沥青混合料进行多尺度分析,计算不同劈裂疲劳损伤程度下的劈裂强度, 并对比分析室内试验与多尺度算法得到的劈裂强度,验证多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能的合理性。【结果】集料粒径为1.18～2.36 mm 的沥青混合料的劈裂强度有较大幅度的提升;多尺度算法与室内试验得到的劈裂强度相对误差的绝对值均在10%以内,满足工程精度要求。【结论】用多尺度算法研究沥青混合料劈裂疲劳损伤力学性能具有可行性,该算法在实际工程中具有一定的应用价值。
2022,19(1):73-80, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.009
摘要：
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
【目的】利用“大数据”对城市居民出行量(OD)的预测方法进行改进，以期改善传统城市居民出行调查方法费时、费力且准确度不高的问题，同时也为城市公共交通规划与管理提供可靠的数据支持。【方法】结合手机信令数据、公交IC卡、公交 GPS以及地铁闸机数据的特点和优势，利用聚类分析等方法获取城市居 民公共交通出行的 OD 矩阵，并利用小波神经网络结合优化后的鲸鱼算法(improved whale optimization algorithm-wavelet neural network，IWOA-WNN)对未来时段的出行OD矩阵进行预测。以长沙市为例，选取60 d晚高峰期间的原始数据，利用IWOA-WNN 进行预测,并结合时间序列方法进行分析。【结果】与优 化前的小波神经网络相比,IWOA-WNN 的预测结果更加贴近实际情况，精度达到了93.36%。【结论】本研究提出的数据处理及预测方法具有更高的准确度。
2022,19(1):96-104, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.012
摘要：
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
【目的】探究在运输时间、中转时间、等待时间和运输货损率混合不确定条件下的绿色多式联运路径优化问题，为绿色多式联运路径决策提供理论依据。【方法】在考虑运输过程中碳排放和噪声污染的基础上, 以最小化运输成本、运输时间、碳排放量、噪声污染以及货损量为目标建立不确定条件下的绿色多式联运路径优化模型，并将其扩展为模糊机会约束模型及鲁棒优化模型来处理不确定参数。使用 MATLAB编程并调用 CPLEX对算例进行求解，得到多式联运路径优化方案。对置信水平进行灵敏度分析，并将鲁棒解与确 定条件下的最优解进行比较，验证所建模型的鲁棒性。【结果】将优化方案的计算结果与5个目标函数的最优值进行比较后发现：由模型所得最优运输方案的计算结果与各目标函数最优值之间的相对距离分别为0.0964、0.0271、0.1946、0.0184、0.0327，均接近最优值。【结论】本研究所建模型能降低多式联运的决策风险,也能为决策提供合理、有效的依据。
2021,18(1):40-48, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.006
摘要：
根据响应型接驳公交(responsive feeder transit,RFT)系统管理者与乘客的相互影响关系，研究二者的协调优化方法，构建了同时优化车辆路径和乘客下车站点的非线性混合整数双层规划模型。上层是在乘客目的地已知的情况下RFT车辆路径与停靠站的优化模型，下层是在车辆路径与停靠站已知的情况下乘客下车站点的优化选择模型。然后，基于逆推归纳法设计了双层规划模型的求解算法。算例的计算结果表明：与仅优化车辆路径的方法相比，协调优化方法使系统总成本降低了7.23%，证明该方法是可行且有效的。
根据响应型接驳公交(responsive feeder transit,RFT)系统管理者与乘客的相互影响关系，研究二者的协调优化方法，构建了同时优化车辆路径和乘客下车站点的非线性混合整数双层规划模型。上层是在乘客目的地已知的情况下RFT车辆路径与停靠站的优化模型，下层是在车辆路径与停靠站已知的情况下乘客下车站点的优化选择模型。然后，基于逆推归纳法设计了双层规划模型的求解算法。算例的计算结果表明：与仅优化车辆路径的方法相比，协调优化方法使系统总成本降低了7.23%，证明该方法是可行且有效的。
2021,18(1):24-32, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.004
摘要：
为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用，在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后，设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13，并对其进行了路用性能的试验研究。首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验。优选的最佳组合为：沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升。当钢渣掺量为75%时，沥青混合料动稳定度提高了43%，残留稳定度提高了3.1%，残留强度比提高了3.7%。当钢渣掺量为50%时，沥青混合料疲劳寿命延长了10.1%。最后以综合路用性能最佳为优化目标，确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50%~75%，级配曲线为级配2。
为探讨萍钢钢渣在沥青路面中的应用，在对钢渣物理力学性能和化学成分进行检验和分析后，设计了用钢渣替代部分石灰岩的沥青混合料AC-13，并对其进行了路用性能的试验研究。首先以沥青混合料体积参数为优化目标进行正交试验。优选的最佳组合为：沥青混合料的高温稳定性及水稳定性均得到了不同幅度的提升。当钢渣掺量为75%时，沥青混合料动稳定度提高了43%，残留稳定度提高了3.1%，残留强度比提高了3.7%。当钢渣掺量为50%时，沥青混合料疲劳寿命延长了10.1%。最后以综合路用性能最佳为优化目标，确定了设计掺钢渣沥青混合料AC-13的钢渣掺量为50%~75%，级配曲线为级配2。
2022,19(1):20-26, DOI: 10.19951/j.cnki.1672-9331.2022.01.003
摘要：
【目的】研究再生沥青调和理论的适用性,为再生沥青路用性能的研究提供理论基础,促进再生沥青在道路工程实践中的应用和发展。【方法】采用添加相同等级基质沥青的方式,对不同掺量下的新- 旧沥青进行再生试验,并利用沥青的三大指标、布氏黏度及美国公路战略研究计划(strategic highway research program,SHRP)指标进行研究。【结果】不同基质沥青掺量的再生70#基质沥青和再生SBS改性沥青的针入度对数、高温车辙因子对数及黏度对数与新沥青掺量间的线性精度都在0.99以上。【结论】不同基质沥青掺量的再生沥青的针入度、高温车辙因子、黏度、延度都满足调和理论的方程;再生沥青各温度下的低温蠕变速率、劲度模量与新沥青掺量之间的线性精度较差。
【目的】研究再生沥青调和理论的适用性,为再生沥青路用性能的研究提供理论基础,促进再生沥青在道路工程实践中的应用和发展。【方法】采用添加相同等级基质沥青的方式,对不同掺量下的新- 旧沥青进行再生试验,并利用沥青的三大指标、布氏黏度及美国公路战略研究计划(strategic highway research program,SHRP)指标进行研究。【结果】不同基质沥青掺量的再生70#基质沥青和再生SBS改性沥青的针入度对数、高温车辙因子对数及黏度对数与新沥青掺量间的线性精度都在0.99以上。【结论】不同基质沥青掺量的再生沥青的针入度、高温车辙因子、黏度、延度都满足调和理论的方程;再生沥青各温度下的低温蠕变速率、劲度模量与新沥青掺量之间的线性精度较差。
2021,18(4):74-82, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.04.009
摘要：
为研究考虑地震荷载的框架结构拓扑优化设计,引入改进的多项式刚度矩阵惩罚模型和基于低阶 模态能的伪模态识别准则和删除措施,综合解决了伪模态问题和惯性荷载作用下结构低密度区域的寄生效 应问题;采用Heaviside函数建立了设计变量与物理变量之间的映射关系,并构建了地震荷载作用下以结构 模态柔顺度总和最小为目标函数、满足体积约束的框架结构拓扑优化模型;采用移动渐近线方法对优化模型进行了求解。算例的计算结果表明:采用本研究提出的方法可以得到清晰的0/1分布的优化拓扑,且结构的设计域质量对优化结果有很大的影响,这验证了本研究方法的正确性和有效性。
为研究考虑地震荷载的框架结构拓扑优化设计,引入改进的多项式刚度矩阵惩罚模型和基于低阶 模态能的伪模态识别准则和删除措施,综合解决了伪模态问题和惯性荷载作用下结构低密度区域的寄生效 应问题;采用Heaviside函数建立了设计变量与物理变量之间的映射关系,并构建了地震荷载作用下以结构 模态柔顺度总和最小为目标函数、满足体积约束的框架结构拓扑优化模型;采用移动渐近线方法对优化模型进行了求解。算例的计算结果表明:采用本研究提出的方法可以得到清晰的0/1分布的优化拓扑,且结构的设计域质量对优化结果有很大的影响,这验证了本研究方法的正确性和有效性。
2021,18(4):108-117, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.04.013
摘要：
为研究微观组织对镁合金力学性能及各向异性的影响,通过拉伸试验、电子背散射衍射 (electron back scatter eddiffraction,EBSD)技术研究挤压态AZ80,AZ31镁合金。结果表明:经过热挤压 后,铸态AZ80,AZ31镁合金呈现的主要织构组分分别为{0001}<10-10>、{0001}<10-10>和{11-20}<0001>。 由于织构不同和孪晶的作用,室温下这两种镁合金在拉伸荷载作用下呈现出不同的力学性能及各向异性的特征。且由于β相含量的差异,与AZ31镁合金相比,AZ80镁合金呈现出更高的强度和更小的延伸率。
为研究微观组织对镁合金力学性能及各向异性的影响,通过拉伸试验、电子背散射衍射 (electron back scatter eddiffraction,EBSD)技术研究挤压态AZ80,AZ31镁合金。结果表明:经过热挤压 后,铸态AZ80,AZ31镁合金呈现的主要织构组分分别为{0001}<10-10>、{0001}<10-10>和{11-20}<0001>。 由于织构不同和孪晶的作用,室温下这两种镁合金在拉伸荷载作用下呈现出不同的力学性能及各向异性的特征。且由于β相含量的差异,与AZ31镁合金相比,AZ80镁合金呈现出更高的强度和更小的延伸率。
2021,18(2):1-8, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.02.001
摘要：
在沥青混凝土AC-13中掺加不同掺量(0.15%,0.25%,0.35%)的聚酯纤维，对比分析橡胶沥青混凝土的路用性能、强度疲劳性能和表面性能随聚酯纤维掺量的变化规律。结果表明：随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混凝土AC-13的性能得到显著提升。当聚酯纤维掺量为0.20%时,其大部分性能指标达到峰值，之后随聚酯纤维掺量的继续增加而逐渐衰减。说明过多的聚酯纤维会增加沥青混凝土 AC-13的内部缺陷。
在沥青混凝土AC-13中掺加不同掺量(0.15%,0.25%,0.35%)的聚酯纤维，对比分析橡胶沥青混凝土的路用性能、强度疲劳性能和表面性能随聚酯纤维掺量的变化规律。结果表明：随着聚酯纤维掺量的增加,沥青混凝土AC-13的性能得到显著提升。当聚酯纤维掺量为0.20%时,其大部分性能指标达到峰值，之后随聚酯纤维掺量的继续增加而逐渐衰减。说明过多的聚酯纤维会增加沥青混凝土 AC-13的内部缺陷。
2021,18(1):66-78, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.009
摘要：
针对多输入多输出柔顺机构的输出位移最大化拓扑优化问题，提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先，引入柔顺度的小量变化约束函数来处理柔顺机构拓扑优化的病态载荷问题和类铰链问题。基于传统界限公式法思路，通过一个界限变量将多个输出位移最大化目标等效转化为多个约束条件，构建了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化的界限公式模型。然后，结合变体积约束限技术、密度过滤技术、Heaviside映射技术、固体各向同性材料插值方法及光滑对偶求解算法，提出了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化方法。算例计算结果表明：相对于现有方法，本研究提出的方法获得的最终拓扑不仅清晰，不含类铰链，且具有更大的输出位移。
针对多输入多输出柔顺机构的输出位移最大化拓扑优化问题，提出了一种新的拓扑优化求解方法。首先，引入柔顺度的小量变化约束函数来处理柔顺机构拓扑优化的病态载荷问题和类铰链问题。基于传统界限公式法思路，通过一个界限变量将多个输出位移最大化目标等效转化为多个约束条件，构建了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化的界限公式模型。然后，结合变体积约束限技术、密度过滤技术、Heaviside映射技术、固体各向同性材料插值方法及光滑对偶求解算法，提出了一种新的多输入多输出柔顺机构拓扑优化方法。算例计算结果表明：相对于现有方法，本研究提出的方法获得的最终拓扑不仅清晰，不含类铰链，且具有更大的输出位移。
2021,18(1):102-110, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.013
摘要：
为探索建筑参数和居住者行为模式对武汉市梅雨季节农村住宅建筑围护结露的影响，基于试验验证，考虑窗墙比、外墙反射率、窗户开启模式和外墙保温层等因素，采用建筑热环境设计模拟工具包(designer's simulation toolkit, DeST)模拟了武汉市农村住宅室内热湿环境，采用结露率分析了梅雨季节建筑围护结露的情况。研究结果表明：武汉市农村住宅不宜盲目追求自然采光,窗墙比宜取为0.6。当气温急剧升高时保持窗户关闭可以有效缓解结露问题。从防止结露角度考虑，武汉农村住宅不宜增设外墙保温层。
为探索建筑参数和居住者行为模式对武汉市梅雨季节农村住宅建筑围护结露的影响，基于试验验证，考虑窗墙比、外墙反射率、窗户开启模式和外墙保温层等因素，采用建筑热环境设计模拟工具包(designer's simulation toolkit, DeST)模拟了武汉市农村住宅室内热湿环境，采用结露率分析了梅雨季节建筑围护结露的情况。研究结果表明：武汉市农村住宅不宜盲目追求自然采光,窗墙比宜取为0.6。当气温急剧升高时保持窗户关闭可以有效缓解结露问题。从防止结露角度考虑，武汉农村住宅不宜增设外墙保温层。
2021,18(1):16-23, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.01.003
摘要：
为了优选沥青混合料高温性能的简单性能试验(simple performance test, SPT)的评价指标，通过SPT复模量试验和重复荷载试验对交通运输部公路科学研究院足尺路面试验环道(full-scale test circular track in Research Institute of Highway, Ministry of Transport, RIOHTrack)所用7种中面层沥青混合料、AC-20的高温性能进行了评价。采用动态模量、车辙因子、流变次数、永久应变与流变次数之比及永久应变斜率5个评价指标，基于幂函数关系对相同及不同试验间的评价指标进行拟合，分析各个指标间的相关性。研究结果表明：SPT试验能有效评价沥青混合料的高温性能，根据各个指标间相关性判定系数综合平均值的大小，优选出车辙因子及永久应变斜率作为中面层沥青混合料高温性能的评价指标，相应的评价结果具有良好的一致性。
为了优选沥青混合料高温性能的简单性能试验(simple performance test, SPT)的评价指标，通过SPT复模量试验和重复荷载试验对交通运输部公路科学研究院足尺路面试验环道(full-scale test circular track in Research Institute of Highway, Ministry of Transport, RIOHTrack)所用7种中面层沥青混合料、AC-20的高温性能进行了评价。采用动态模量、车辙因子、流变次数、永久应变与流变次数之比及永久应变斜率5个评价指标，基于幂函数关系对相同及不同试验间的评价指标进行拟合，分析各个指标间的相关性。研究结果表明：SPT试验能有效评价沥青混合料的高温性能，根据各个指标间相关性判定系数综合平均值的大小，优选出车辙因子及永久应变斜率作为中面层沥青混合料高温性能的评价指标，相应的评价结果具有良好的一致性。
2021,18(4):1-8, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.04.001
摘要：
为了确定RoadMesh钢丝网加筋新老路面结合部的合理层间设置位置,以抵抗由拓宽路基差异沉降引起的沥青路面上部反弯破坏作用,依托实际老路拓宽工程,选取沥青面层之间(方案一)、基面层之间(方 案二)和基层之间(方案三)3种层间加筋方案,设定新路肩外缘下方新路基表面产生10mm最大差异沉降 脱空值,通过相应的三维有限元建模和数值模拟,对比分析了RoadMesh钢丝网加筋前后及不同层间加筋方 案拓宽沥青路面结构的力学响应。研究结果显示:结合部附近的路表最大拉应力峰值和双轮轮隙中心路表弯沉值可作为拓宽沥青路面结构抗拓宽路基差异沉降的主要控制指标,各方案下二者模拟结果的排序均为方案一<方案二<方案三<未加筋,其中方案一的两个指标比未加筋方案的分别降低了53.4%和60.6%。表明在新老路面结合部用RoadMesh钢丝网加筋能够显著提高拓宽沥青路面结构的抗拓宽路基差异沉降的 能力,且加筋层间越靠近路表,其抗反弯破坏作用的加筋效果越显著,因此面层之间为最佳加筋层间,基面层 之间为适宜的加筋层间。研究结果可供拓宽沥青路面加筋设计参考。
为了确定RoadMesh钢丝网加筋新老路面结合部的合理层间设置位置,以抵抗由拓宽路基差异沉降引起的沥青路面上部反弯破坏作用,依托实际老路拓宽工程,选取沥青面层之间(方案一)、基面层之间(方 案二)和基层之间(方案三)3种层间加筋方案,设定新路肩外缘下方新路基表面产生10mm最大差异沉降 脱空值,通过相应的三维有限元建模和数值模拟,对比分析了RoadMesh钢丝网加筋前后及不同层间加筋方 案拓宽沥青路面结构的力学响应。研究结果显示:结合部附近的路表最大拉应力峰值和双轮轮隙中心路表弯沉值可作为拓宽沥青路面结构抗拓宽路基差异沉降的主要控制指标,各方案下二者模拟结果的排序均为方案一<方案二<方案三<未加筋,其中方案一的两个指标比未加筋方案的分别降低了53.4%和60.6%。表明在新老路面结合部用RoadMesh钢丝网加筋能够显著提高拓宽沥青路面结构的抗拓宽路基差异沉降的 能力,且加筋层间越靠近路表,其抗反弯破坏作用的加筋效果越显著,因此面层之间为最佳加筋层间,基面层 之间为适宜的加筋层间。研究结果可供拓宽沥青路面加筋设计参考。
2021,18(2):16-25, DOI: 10.19951/j.cnki.cslgdxxbzkb.2021.02.003
摘要：
为研究RA，PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响，对水-温耦合作用下的工程上常用的 AC-13C和 AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究。从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究。结果表明：当级配类型相同时, 高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最佳油石比的影响不大。在相同条件下,AC-20C沥青混合料的吸水率及高温抗车辙能力明显大于 AC-13C沥青混合料的，且掺入 RA 高黏剂的沥青混合料的高温抗车辙能力整体最优。随着试验温度的升高、加载应力及吸水率的增大，沥青混合料 AC-13C和 AC-20C的疲劳寿命均有所缩短；在低温、低应力条件下,AC-13C 沥青混合料的疲劳寿命长于 AC-20C沥青混合料的。
为研究RA，PR.M和BRA 3种高黏剂对沥青混合料路用性能的影响，对水-温耦合作用下的工程上常用的 AC-13C和 AC-20C两种密级配沥青混合料展开了研究。从矿料级配类型、高黏剂、含水率、试验温度等方面对高模量沥青路面的高温抗车辙性能、抗疲劳性能进行了研究。结果表明：当级配类型相同时, 高黏剂的种类及掺量对沥青混合料最佳油石比的影响不大。在相同条件下,AC-20C沥青混合料的吸水率及高温抗车辙能力明显大于 AC-13C沥青混合料的，且掺入 RA 高黏剂的沥青混合料的高温抗车辙能力整体最优。随着试验温度的升高、加载应力及吸水率的增大，沥青混合料 AC-13C和 AC-20C的疲劳寿命均有所缩短；在低温、低应力条件下,AC-13C 沥青混合料的疲劳寿命长于 AC-20C沥青混合料的。
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