2023年, 第36卷, 第4期　刊出日期：2023-04-20

  

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  中国公路学报. 2023, 36(4): 0-0.

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  封一/四

  中国公路学报. 2023, 36(4): 2-0.

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道路工程
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  内置应变传感器与沥青路面结构协同工作性能研究（双语出版）

  刘朝晖, 李文博, 柳力, 黄优, 傅顺发, 朱国虎

  中国公路学报. 2023, 36(4): 1-14. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.001

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  为研究传感器与沥青路面结构的协同工作性能，揭示传感器的感知效能及与混合料协同工作的性能演化规律，通过对融合内置传感器的沥青混合料试件，开展多重模式下的力学响应试验，分析不同加载模式和环境工况下的应变响应规律特征；采用ABAQUS软件，建立融合内置传感器的梁试件有限元模型，通过数值模拟与计算，并结合四点弯曲疲劳试验，对内置传感器与沥青混合料协同工作下的交互影响行为和耐久性进行分析。研究结果表明：在逐级加载和动载作用下，传感器表现出良好的感知时效性；实测应变响应受混合料黏弹性质影响存在明显的滞后效应，加载频率f愈大，滞后效应产生的不利影响愈明显；当信息采集频率f^'为加载频率f的120倍时，数据采集效果最佳；应变传感器在温度变化、水-热耦合及不同速率等工况下能保持稳定的应变感知功能，实测应变响应曲线符合沥青路面结构的力学行为特征；与传感器法兰相接触的混合料和传感器自身测力杆处存在明显的应力集中现象，导致梁试件发生疲劳开裂而降低混合料的疲劳寿命；荷载反复作用下，裂缝的形成和拓展及传感器与基体材料发生滑移，造成实测应变难以反映混合料的真实形变，且感知功能呈现协同工作、感知失准和感知失效3阶段特征。
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  基于DS-LOF与GA-XGBoost的路域环境感知数据智能检测与修复

  孙朝云, 裴莉莉, 徐磊, 李伟, 杜耀辉

  中国公路学报. 2023, 36(4): 15-26. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.002

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  针对目前路域环境感知系统易受路面结构和气候等众多因素影响从而造成感知数据出现异常的问题，对路域环境感知数据异常智能检测与修复问题展开研究，提出一种基于DS-LOF(Difference & Summation-Local Outlier Factor)与GA-XGBoost (Genetic Algorithm-eXtreme Gradient Boosting)的路域环境异常感知数据智能检测与修复方法。以沥青路面温湿度感知数据为实例，首先通过对感知数据进行一阶差分与线性求和计算，构建原始感知数据DS (Difference & Summation)特征向量；然后，基于DS-LOF算法对感知数据进行异常值检测，并与K-means聚类和单类支持向量机算法进行对比分析；其次，以原始感知数据集为基础，并结合异常检测结果，构建路域环境感知数据异常修复数据集；最后基于遗传算法优化XGBoost模型进行数据修复。试验结果表明：GA-XGBoost模型相比于XGBoost模型以及其他机器学习修复模型，其路域环境感知数据修复平均误差最低(M_AE=1.253 7，R_MSE=1.896 7)，且修复精度最高(R²=0.944 8)。对修复前后数据进行稳定性评价，结果表明修复后数据的稳定性评价指标更优，说明修复后数据异常值更少，分布更加稳定。同时设置不同异常占比数据集并对其进行稳定性评价，发现数据集的异常占比越高，数据修复的效果也越明显。提出的路域环境感知数据智能检测与修复模型能够实现对异常数据的智能检测与修复，且能够提升路域环境感知数据质量和稳定性，可为路面性能影响因素分析与衰变规律研究提供可靠的数据支持。
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  三维应力状态下沥青混合料动态模量归一化

  吕松涛, 张乃天, 吴政达, 夏诚东, 刘超超, 葛冬冬, 赵顺根, 李喆

  中国公路学报. 2023, 36(4): 27-37. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.003

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  沥青混合料的动态模量是路面力学响应分析和结构设计的重要参数之一。为客观表征不同应力状态、试验温度及加载频率等试验条件对沥青混合料动态模量的影响规律，建立复杂服役条件下沥青混合料的动态模量预估模型，揭示沥青混合料动态模量的服役状态相关性。首先开展了不同温度、不同加载速率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸强度试验，揭示了不同温度下沥青混合料强度随加载速率的幂函数变化规律，为模量试验应力比的确定提供了依据。进而据此开展了不同温度与不同加载频率下沥青混合料的单轴压缩、间接拉伸及直接拉伸动态模量试验，提出了以等效应力比表征三维应力状态下模量试验应力比的沥青混合料动态模量分析方法，并基于时-温等效原理，采用Sigmoidal函数，建立了基于三维应力状态下等效应力比的动态模量归一化预估模型，实现了不同试验方法下沥青混合料动态模量的统一表征。研究结果表明：不同试验温度与应力状态下沥青混合料的强度均随加载速率的增大而增大，基于等效应力比表征的三维应力状态下模量试验应力比可实现不同试验条件下沥青混合料动态模量的统一表征，避免了路面结构设计时人为选取材料模量设计参数导致的设计结果不确定性。研究可为提高沥青路面结构设计的有效性和可靠性提供依据。
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  基于压实实时监测的高填方基础薄弱区快速识别研究

  刘东海, 李欣, 刘强, 孙龙飞

  中国公路学报. 2023, 36(4): 38-47. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.004

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  高填方路基基础薄弱区域的存在不利于其工后沉降控制。通常采用的事后试验检测不仅无法在事中及时发现薄弱区域反馈施工，且难以实现作业区全域检测。基于智能碾压技术的压路机车载压实监测指标能够表征一定影响深度范围内的基础承载能力，为填筑过程中实时、连续检测高填方基础薄弱区提供了可能。基于此，考虑快速傅里叶变换(FFT)对碾压振动加速度信号进行频谱分析时存在的栅栏效应与频谱泄露现象，提出了基于四项三阶Nuttall窗的改进FFT计算压实监测值的方法；通过现场试验建立了压实监测值与高填方基础回弹模量的关系模型；给出了利用碾压过程中实时采集的压实监测指标进行全工作面快速基础薄弱区域识别的标准与方法。在土石混填高填方路基上的实例应用结果表明：改进FFT方法可抑制频谱泄露与栅栏效应，其计算的压实监测值与基础回弹模量具有强相关性，拟合系数R²为0.881 1；提出的薄弱区域快速识别方法能够以较小的误差有效识别薄弱区域。所提方法为高填方基础薄弱区的连续、无损、快速识别提供了有效途径，有助于控制高填方工后沉降，确保公路运行安全。
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  波纹塑料套管煤矸石CFG桩复合路基承载试验（双语出版）

  邓友生, 李龙, 刘俊聪, 邓明科, 姚志刚, 王栋, 孟丽青

  中国公路学报. 2023, 36(4): 48-57. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.005

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  CFG桩身外侧套上内径合适的波纹塑料套管形成统一整体，能较好改善耐久性和表面受力特性，采用理想弹塑性荷载传递函数,提出了一种竖向受荷桩顶荷载与位移比计算方法。在此基础上，依托某矿区周边CFG桩工程，按照相似理论设计完成天然路基、煤矸石CFG桩复合路基、波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基、土工格栅+波纹塑料套管+煤矸石CFG桩复合路基4组模型试验，得到复合路基在加载过程中的沉降、桩土应力比、土工格栅拉应变等变化规律，初步探讨波纹塑料套管和土工格栅对CFG桩复合路基受力特点和变形规律的影响。研究结果表明：波纹塑料套管包裹桩身，能提高复合路基承载能力，降低桩土应力比和桩土荷载分担比，其中桩土应力比峰值降低29.5%，桩土身荷载分担比峰值降低7.8%，桩端阻力比与荷载呈负相关，且荷载越高，相关程度越显著；土工格栅作用于碎石垫层，桩土应力比提升幅度为10.7%～23.5%，桩土荷载分担比提升幅度为2.9%～8.4%，路基整体沉降、桩端阻力比进一步降低；随着荷载不断增加，土工格栅拉应变提升幅度越来越快，其中桩顶土工格栅拉应变最大，四桩区域中心最小，验证了土工格栅的张拉膜效应。
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  寒旱区硫酸盐渍土特征温度及盐冻胀特性

  周凤玺, 周志雄, 赵文沧, 袁华智

  中国公路学报. 2023, 36(4): 58-67. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.006

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  针对寒旱区硫酸盐渍土的盐冻胀特性开展了室内试验研究。选取甘肃省河西地区硫酸盐渍土为原料土，以室内人工制备的硫酸盐渍土为研究对象，就含盐量和含水率等因素变化对土体的特征温度(过冷温度和冻结温度)以及盐冻胀变形的影响进行了系列试验研究，基于硫酸钠盐渍土冻结试验，建立了冻结温度的计算模型，通过数值计算结果与试验结果的对比分析，对所提出模型的有效性进行了验证，并对其变化规律以及产生的机理进行了探讨。结果表明：含盐量较高土体在正温盐分结晶析出，含盐量较低土体在负温盐分结晶析出；土体孔隙中溶液的浓度对盐渍土冻结温度以及总变形有着显著的影响，且存在2个临界浓度值，使得低浓度时的特征温度随着溶液浓度的增加而降低，当达到较小的临界浓度值后，结晶盐析出导致特征温度随着浓度的增加而升高，直到浓度达到较大的临界浓度值；在变形方面，溶液浓度较低时，土体变形主要由冻胀引起，反之，当孔隙溶液浓度较高时，变形则主要由盐胀引起，而在2个临界浓度之间时盐胀和冻胀相互制约。
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  基于SVM-BP降雨型黄土滑坡灾害安全评价模型研究（双语出版）

  胡欣, 熊帮彬, 肖剑, 王会峰, 武泽键, 朱兴华

  中国公路学报. 2023, 36(4): 68-80. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.007

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  地质滑坡灾害的监测预警体系中存在地质灾害调查、数据监测和预测预警环节融合度不够、相互分散、结果评价缺失等缺点。针对降雨型黄土滑坡灾害监测预警中存在的实际问题与不足，结合多源信息和智能风险评估，提出一种准确率高且可快速评价坡体安全性的基于SVM-BP的地质灾害安全评价混合模型。以降雨型滑坡地下水监测为主，以外部诱发因素为辅，在完成滑坡形变监测、风险源辨识和搭建监测预警云平台系统的基础上，以坡体含水率易诱发边坡骤发式瞬间失稳为出发点，实现了对降雨型危险坡体的实时监测与动态安全性评价。试验数据来源于西安市某地实测数据。首先确定滑坡风险评价指标体系，并基于灰色综合关联分析法和模糊层次分析法完成初步数据筛选，然后利用SVM分类器和BP神经网络模型分别完成数据判断和评价分类，建立基于SVM-BP的安全评价混合模型。在实际工程中坡体大概率为安全状态，这使得评价模型的SVM分类器具备运行时间短、满足快速性要求的特点；BP神经网络模型能够增加对于危险状态识别的敏感度，可提高整个评价模型的准确率。对危险坡体实测数据和系统功能试验验证表明：该评价模型的准确率达到99.94%，运行时间为0.032 9 s，满足降雨型滑坡监测过程中对于采集数据实时评价分析的需求，并可快速准确地评价监测点的安全状态。
桥梁工程
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  预制拼装混凝土节段梁的结构力学性能研究进展

  刘文杰, 韩冰, 阎武通, 解会兵

  中国公路学报. 2023, 36(4): 81-99. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.008

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  预制拼装混凝土节段桥梁具有经济、施工快速、对环境影响小等优势，在世界各国的桥梁建设中已经得到大量应用。混凝土梁节段在接缝处的不连续性对结构力学性能有不可忽视的影响，是桥梁设计中需特别关注的问题。对预制拼装混凝土节段梁的力学性能研究进展进行系统梳理，分别从键齿接缝直剪性能、节段梁受弯性能、弯剪扭复合受力性能和往复加载下力学性能4个方面对研究现状进行综述，归纳总结了预制拼装混凝土节段梁结构在不同加载模式下的力学特征和承载机理。总体来说，当前对接缝直剪性能和节段梁受弯性能的承载机理已有成熟系统的认识，最新研究成果为现行设计规范中计算公式的局限性提出了修订建议；节段梁结构的弯剪扭复合受力性能及往复承载性能试验研究较缺乏，有待对其承载机制及计算分析方法开展更多研究；施工方便、性能优异的新型剪力键形式及预应力体系，未来有待开展更多研究。
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  UHPC-T形梁斜截面抗裂性能试验

  李立峰, 齐瑞, 石雄伟, 叶萌, 邵旭东

  中国公路学报. 2023, 36(4): 100-111. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.009

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  为研究UHPC梁的斜截面抗裂性能并提出合理的评价指标和设计建议，以期能充分利用UHPC超高的抗拉性能及优秀的裂缝控制能力，设计了5片预应力UHPC-T形梁，并完成其静力加载模型试验，试验参数为剪跨比、箍筋和钢纤维含量，获得了开裂荷载、裂缝分布和应变等关键试验结果。试验结果表明：当剪跨比增加时，开裂荷载会减小，斜裂缝宽度的发展速度却加快；箍筋对开裂荷载影响较小，但能抑制斜裂缝的发展；钢纤维含量的增加会提高开裂荷载和减缓斜裂缝的发展速度。根据材料力学公式推导出斜截面开裂剪力计算公式，进一步采用极限平衡法建立正常使用阶段斜裂缝宽度的计算方法，计算值与试验值吻合良好且偏于安全。通过计算实测开裂剪力作用下斜截面的主拉应力可知：开裂时斜截面的主拉应力会超过UHPC的抗拉强度，不仅体现了UHPC的应变硬化特性，还反映了UHPC梁良好的斜截面抗裂性能。对比各国规范的斜截面抗裂设计规定，中国规范建议稿的容许应力值较为保守。基于开裂时的主拉应力水平和各国规范规定，建议放宽整体预应力UHPC梁的主拉应力限值，取为60%的弹性极限抗拉强度并考虑纤维分布的不均匀性。对于允许开裂的UHPC梁，应验算正常使用阶段的斜裂缝宽度以满足适用性和耐久性要求，并考虑斜截面抗裂需求合理地配置箍筋。
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  三塔悬索桥中塔适宜刚度数值解析算法

  朱伟华, 颜东煌, 许红胜

  中国公路学报. 2023, 36(4): 112-123. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.010

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  为实现三塔悬索桥在设计阶段中塔适宜刚度的精细化计算，提出一种数值解析算法。基于悬链线理论及索塔变形协调关系建立主缆迭代方程组，基于力学平衡条件建立加劲梁平衡方程组，基于主缆吊点与加劲梁吊点间变形后几何关系建立吊索变形协调方程组，根据吊索力与吊索倾斜角闭合条件为收敛准则，建立联合迭代计算方程组。最后，基于最不利活载作用下中塔索鞍抗滑性及加劲梁挠跨比规范要求分别迭代求解中塔刚度上下限值，并对主跨跨度、矢跨比及恒活载比对于中塔适宜刚度限值的影响进行对比分析。将所提算法与有限元法进行比较分析，结果表明：当主跨垂跨比为1/9时，中塔刚度上限计算值与有限元计算值分别为31.5、29.4 kN·mm^-1，计算值相对误差为7.1%；中塔刚度下限计算值与有限元计算值分别为6.5、6.7 kN·mm^-1，计算值相对误差为-3.0%，有限元模型中塔刚度计算限值较所提算法计算值偏保守。中塔适宜刚度上限值随着跨度增加而增加，而下限值随着跨度增加而降低；在合理的相同恒活载比条件下，中塔刚度上限值随着主跨矢跨比减小而增加，下限值变化幅度相对较小；设计阶段应选择适宜的主跨矢跨比并避免不合理的恒活载比值。所提算法可应用于多塔悬索桥索塔适宜刚度精细化计算及悬索桥静力分析计算。
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  基于固有频率和应变模态加权l_p正则化模型的小损伤识别

  王凤丹, 宋学力, 李荣鹏, 肖玉柱, 邓庆田, 李新波

  中国公路学报. 2023, 36(4): 124-134. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.011

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  小损伤识别是结构健康监测中重要且难以解决的问题。针对该问题，基于固有频率和位移模态的l₁正则化模型存在位移模态对小损伤不敏感和l₁正则项不能准确地刻画结构损伤稀疏性的不足。针对这些不足，提出一种基于固有频率和应变模态加权l_p(0<p<1)正则化模型。该模型利用应变模态对小损伤更加敏感，l_p(0<p<1)正则项能够更准确地刻画损伤稀疏性的优势以及固有频率和应变模态的数据特性，提升了小损伤识别的精度。研究结果表明：相比基于固有频率和位移模态的l₁正则化模型，所提出模型的抗噪能力更强；并且在相同噪声水平下，所提出模型的损伤识别精度更高。
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  CFRP丝股新型锚固系统受力分析及试验研究

  侯苏伟, 张昊, 张艳霞, 姜艳

  中国公路学报. 2023, 36(4): 135-145. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.012

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  为解决CFRP丝股现有内锥形锚具锚固区的径向挤压应力分布不合理及丝股在受荷端存在弯折等问题,研制了双筒黏结型锚具。该新型锚具在传统内锥形锚具内,置入一个带有多条纵向切缝的钢质套管,套管切缝的宽度沿纵向渐变,则套管的径向收缩刚度随之渐变,此举可避免小孔端挤压应力过大,以实现径向挤压应力的合理分布。套管包裹住CFRP丝股,以环氧树脂作为黏结介质,并对锚具进行预紧。利用ANSYS软件对6组不同丝间距和套管壁厚的新型锚具进行受力模拟,得出最优锚具设计尺寸参数,探明了锚固区筋材应力分布情况；制作现有传统内锥形锚具及新型锚具,对19丝Φ5的丝股进行静力拉伸试验,并对各影响因素进行分析。结果表明：新型锚具锚固效率系数可达到110%,相比普通内锥形锚具提高了近30%；丝间距以1~2 mm为宜,丝间距越小锚固性能越好；套管、预紧力对提高锚固性能影响很大,套管的壁厚在4~6 mm为宜,在此范围内壁厚越大,丝间距对锚固性能的影响越弱；预紧力大小约等于锚固系统极限承载力时,锚固效率相对于无预紧作用提高12%。
隧道工程
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  基于直接拉伸试验的钢纤维混凝土损伤特性研究

  张冬梅, 张鑫

  中国公路学报. 2023, 36(4): 146-156. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.013

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  结合DIC技术对预埋螺栓式钢纤维混凝土试件展开直接拉伸试验，研究了钢纤维体积掺量、钢纤维长度和钢纤维类型对钢纤维混凝土开裂模式、抗拉强度、峰值应变以及裂后延性的耦合影响规律。研究结果表明：钢纤维混凝土在直接拉伸过程中的开裂声响、裂缝形态及裂缝数目等特性受钢纤维掺量影响显著；掺入钢纤维后混凝土的抗拉强度、峰值应变及裂后延性均有不同程度增加；相较于铣削型钢纤维浇筑时易出现重叠和成团现象，端钩型钢纤维更易浇筑均匀及密实，与混凝土基体间形成更加紧密的黏结，拉伸后期端部弯钩的变形抵抗力提升了桥联作用，端钩型钢纤维对抗拉强度和裂后延性的提升表现较优越。结合DIC结果进一步揭示了钢纤维混凝土直接拉伸作用下的细观破坏机理，钢纤维混凝土拉伸破坏可以分解为4个阶段：Ⅰ弹性阶段、Ⅱ细观裂缝稳定扩展阶段、Ⅲ裂缝失稳扩展阶段、Ⅳ纤维拔出阶段。根据试验结果建立了综合考虑混凝土基体特性、钢纤维体积掺量、钢纤维长度及钢纤维类型影响的钢纤维混凝土应力-应变模型，在此基础上，引入拉伸损伤因子综合考虑抗拉强度、峰值应变以及裂后延性对钢纤维混凝土损伤发展特性的影响。
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  密砂地层盾构隧道纵坡开挖面稳定性理论分析

  程诚, 赵文, 王迎超, 路博, 韩健勇, 陈阳, 程思高

  中国公路学报. 2023, 36(4): 157-168. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.014

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  盾构开挖面支护压力计算属于隧道工程稳定性分析的核心内容之一。现阶段理论研究主要集中于水平隧道开挖面的失稳机理，未能充分考虑盾构机纵向倾角的影响。选取仰坡、水平和俯坡3种掘进工况，基于前期模型试验结果与极限平衡理论，构建了密砂地层盾构隧道纵坡开挖面三维理论模型，结合Terzaghi松动土压力理论推导出开挖面主动极限支护压力计算公式。采用有限差分软件Flac3D^5.0构建三维数值模型，分析了密砂地层不同纵坡条件下的开挖面失稳模式及支护压力的变化特点，结合模型试验结果，综合确定理论模型核心参数(对数螺旋线高度系数和滑裂面倾角)的选取方法。通过开展与其他理论方法的对比分析，验证了该理论模型的可行性。研究结果表明：隧道由俯角倾斜渐变至仰角倾斜的过程中，开挖面失稳区域逐渐扩大，且相应极限支护压力呈近似两阶段线性增加，支护压力的增加幅度在隧道由水平渐变至仰角倾斜期间显著提升；开挖面支护压力随隧道直径的增加同步增大，且在仰坡条件下，隧道直径对支护压力的影响更为显著。该研究成果对于盾构纵坡掘进施工具有一定的指导意义。
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  层状岩体地下洞室施工阶段围岩精细化分级

  樊纯坛, 梁庆国, 岳建平, 周彩贵, 贾桂云

  中国公路学报. 2023, 36(4): 169-182. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.015

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  围岩分级方法在实际应用中存在结果处理复杂、围岩分级量化数值范围交叉及围岩分级精度较低等问题,为了对层状岩体地下洞室施工阶段的围岩进行精细化分级，基于HC分类法，重点考虑层状岩体的层厚与产状对围岩稳定的影响,通过有限元软件Midas GTS对25种由正交试验方法得到的代表性工况进行了数值模拟，并将位移计算结果进行了极差分析。结果表明：层状岩体隧洞位移分布方向主要取决于结构面走向与洞轴线夹角α及结构面倾角β，而位移分布范围的大小主要取决于岩层厚度h；对层状岩体隧洞稳定性影响的大小排序为,饱和单轴抗压强度R_c>结构面走向与洞轴线夹角α>张开度W>层状岩体层厚h>结构面倾角β，因此，层状岩体隧洞围岩分级时，应充分考虑结构面产状的影响；饱和单轴抗压强度R_c、结构面走向与洞轴线夹角α均与层状岩体隧洞的稳定性近似呈正比，张开度W则与层状岩体隧洞的稳定性近似呈反比；层状岩体层厚h=0.6 m时，层状岩体隧洞稳定性最差，结构面倾角β=60°时，层状岩体隧洞稳定最差。基于HC分类法提出了基于隧道相对变形的修正分级区间，并分别采用了模糊物元理论以及相似工程中的推广应用对其进行验证，证明了该分级区间的合理性及适用性。该分级区间可为类似地下洞室的围岩分级提供参考。
交通工程
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  道路交通安全分析与评价方法综述

  吕能超, 王玉刚, 周颖, 吴超仲

  中国公路学报. 2023, 36(4): 183-201. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.016

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  道路交通安全分析与评价贯穿道路设计、运营及施工养护全过程，不同阶段和运行特点的道路交通安全分析与评价的目标和内容不尽相同，因此，需根据具体情况选择针对性的交通安全分析与评价方法。为了明确各种道路安全分析与评价方法的特点和适用情形，调研交通事故统计分析、运行速度分析、交通冲突分析以及驾驶行为分析4种典型道路交通安全评价方法，从数据采集、特征指标、方法建模及实践应用等方面综述不同评价方法的特点和适用情形，并总结不同方法的发展趋势。文献分析表明：基于交通事故统计和运行速度分析的道路交通安全分析与评价方法已形成较为成熟的理论模型,并应用于道路交通安全评价；然而，基于交通冲突和驾驶行为的安全评价方法仍存在数据来源和指标一致性等问题。道路交通事故评价方法在数据共享平台建设、数据完整性、数据时空相关性和数据潜在特征分析等方面还存在诸多有待深入研究的问题；运行速度分析方法在精细数据获取、模型开发与标定和零碰撞路段可靠性阈值筛选等方面尚需要持续深入研究；交通冲突分析方法在冲突样本量估计、动态交通冲突估计模型构建、交通冲突判别指标筛选以及驾驶人因对交通冲突建模影响方面也存在尚未解决的问题；驾驶行为分析方法需要在数据采集一致性、采集时长和评价指标一致性等方面达成共识。同时，随着智能网联技术的快速发展，未来会出现更多与道路交通安全运行有关的数据，这可能会改变人们对道路交通安全分析与评价方法的既有共识，也对开发新的道路交通安全分析与评价方法带来机遇和挑战。研究结果有助于全面掌握道路交通安全分析与评价方法理论体系、实现道路交通安全问题的准确评价。
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  通信时延和感知时延对车辆编队稳定性的影响

  张俊英, 王勇

  中国公路学报. 2023, 36(4): 202-220. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.017

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  通信时延和传感器感知时延对智能车辆协同动作和行车安全至关重要。针对2类车辆编队控制策略(定常间距双向不对称控制和定常时距多前车跟车控制)，引入通信时延和感知时延，并计算编队系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。首先，考虑到信息获取的便捷性和准确性，在直接相邻车辆的位移和速度分量上引入感知时延，在直接相邻车辆的加速度分量以及非直接邻居车辆的状态信息引入通信时延。将具有时延的信息用于反馈控制器。其次，对双向不对称控制下的同质车队及对多前车跟车控制下的异质车队进行模态分解得到多个低阶的双时延模态子系统。然后，基于双时延微分方程结构特性，提出了几何构型分析方法用于确定单个模态子系统保持稳定性的通信时延阈值和感知时延阈值。从而，车队系统稳定的通信时延阈值和感知时延阈值取决于解耦后的多个模态子系统。最后，进行了MATLAB数值仿真，研究通信时延和感知时延对2类编队系统稳定性的影响。仿真结果表明:在双向不对称控制下，当不对称度较大时，车队系统对时延具有较高容忍度；在定常时距单前车及两前车跟车控制下，车队系统的感知时延阈值和通信时延阈值随时距的增大整体上呈下降趋势。
汽车工程
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  分布式驱动电动汽车底盘集成控制技术综述

  赵轩, 王姝, 马建, 余强, 郑字琛

  中国公路学报. 2023, 36(4): 221-248. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.018

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  分布式驱动电动汽车可控自由度高、响应速度快、底盘线控集成度高、车辆结构紧凑，是实现先进车辆动力学控制技术的最佳平台。线控转向系统、线控驱动/制动系统、线控悬架系统等线控系统，制动防抱死系统、车道保持系统、自适应巡航系统、变道辅助系统等不同等级的辅助驾驶系统的广泛使用，造成车辆底盘控制中出现冗余及冲突。分布式驱动结构形式为多线控系统及线控系统与辅助驾驶系统间的高效、协同控制带来了更大的可能。基于此，从集成控制策略架构、纵-横向动力学集成控制、横-垂向动力学集成控制、纵-垂向动力学集成控制、纵-横-垂向动力学集成控制、容错控制、分布式驱动智能电动汽车底盘动力学集成控制等方面重点阐述分布式驱动电动汽车底盘集成控制技术的最新进展。通过对文献分析总结可以看出：基于分层式控制架构的分布式驱动电动汽车动力学集成控制是当前研究重点；一体化集成控制目标、高级辅助驾驶系统与底盘控制系统深度融合及个性化集成控制等问题亟待解决。研究成果能为分布式驱动电动汽车底盘高性能集成控制技术发展提供参考。
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  智能汽车冗余电控制动系统电流传感器故障容错控制

  朱冰, 党瑞捷, 赵健, 陈志成, 隋清海, 官浩, 劳德杏, 刘志鹏

  中国公路学报. 2023, 36(4): 249-260. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.019

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  为满足智能汽车对制动系统的冗余安全要求，基于集成式电控制动系统(Integrated Electronic Braking Control System, IBC)和冗余制动单元(Redundant Brake Unit, RBU)构成的冗余电控制动系统，设计针对电流传感器故障的软件冗余和硬件冗余容错控制方法。首先，分析冗余电控制动系统工作原理，针对IBC中电流传感器故障设计冗余电控制动系统容错控制机制，并对电流传感器进行故障诊断以获得冗余电控制动系统的故障状态；然后，根据电流传感器故障诊断结果设计不同的容错控制方法，以满足容错控制机制的需求，设计基于坐标变换的软件冗余容错控制方法实现单相电流传感器故障容错控制，在对RBU的进液阀及出液阀进行增压/减压特性分析与测试后，设计RBU压力控制算法，实现多相电流传感器故障的RBU硬件冗余容错控制；最后，搭建硬件在环试验台进行硬件在环试验验证。研究结果表明：所设计的RBU压力控制算法能够实现轮缸压力控制，容错控制机制能够根据电流传感器故障诊断结果选择正确的容错控制方法，软件冗余和硬件冗余容错控制方法能在基础制动功能和主动制动功能下完成冗余电控制动系统容错控制，提高智能汽车制动系统的可靠性。
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  窄体车辆转向与侧倾同步控制研究

  李海涛, 张俊楠, 高偌霖, 王亚, 魏文军

  中国公路学报. 2023, 36(4): 261-270. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2023.04.020

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  为了解决窄体车辆过弯易侧翻的问题，研究一种采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆，通过控制车辆在转弯时主动向弯道内侧倾斜的程度，提高车辆弯道行驶时的安全性；针对车辆在转向和侧倾控制过程中存在的响应不同步问题，提出一种基于模糊控制的同步控制策略。首先，对采用转向和侧倾并联机构的窄体侧倾车辆进行结构原理分析，并建立转向轮模型和车辆3自由度模型。然后，对侧倾控制系统的响应特性在线辨识，通过模糊控制得到因悬架阻尼力作用引起的侧倾响应时滞量，并对转向动作进行相应延时，从而实现转向与侧倾的同步控制；同时，分别确立期望的前轮转向角和整车侧倾角，通过PID控制使实际转向角和侧倾角跟踪期望值。最后，分别基于MATLAB/Simulink和试制的窄体侧倾样车进行仿真和试验分析。研究结果表明：窄体侧倾车辆的悬架阻尼力导致侧倾动作的响应时间明显大于转向动作的响应时间，从而导致车辆的转向和侧倾不能实现同步控制；单移线和S弯转向试验结果表明，所提控制策略能够有效改善转向和侧倾的响应不同步现象，从而将窄体侧倾车辆在转弯时的侧向加速度和侧倾作动器的峰值扭矩分别减小67.9%以上和48.4%以上，有效防止了窄体车辆转向时的侧翻危险，降低了系统的成本和能耗。