2026年, 第39卷, 第1期　刊出日期：2026-02-28

  

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  中国公路学报. 2026, 39(1): 2-2.

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  封一/四

  中国公路学报. 2026, 39(1): 3-3.

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  桥梁数字孪生与元宇宙专栏导语

  中国公路学报. 2026, 39(1): 4-4.

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      《交通强国建设纲要》与《数字中国建设整体布局规划》均明确提出发展智慧交通，倡导交通基础设施数字化，建设数字中国。随着数字化、信息化技术的飞速发展，人工智能（AI）、大数据、物联网等新一代信息技术与桥梁工程全产业链的深度融合，将成为行业范式变革的重要驱动力。桥梁数字孪生与元宇宙技术是桥梁数智化发展的重要方向，以数据原生、数据相生、虚实共生为核心技术特征，构建虚实融合的桥梁三维空间，已成为桥梁工程领域未来的创新热点。当前，桥梁工程领域信息化水平相对落后，“数据孤岛”现象严重，科研人员对桥梁数字孪生与元宇宙技术的认知尚不够深入。为赋能世界桥梁强国与交通强国建设，大力推进桥梁数智化理论与技术创新、打造虚实映射的桥梁元宇宙底座，是推动桥梁工程领域产业转型升级、促生新质生产力的关键。    
  为汇集桥梁数字孪生与元宇宙技术领域的基础性研究成果与最新科研进展，进一步推动桥梁工程领域数字化、智能化转型升级，《中国公路学报》编辑部联合长安大学王春生教授共同策划了“桥梁数字孪生与元宇宙”专栏，特别邀请中国工程院张喜刚院士、中国科学院李惠院士作为顾问专家，同时邀请清华大学樊健生教授、东南大学郭彤教授、交通运输部公路科学研究院李万恒研究员、中交公路长大桥建设国家工程研究中心有限公司冯良平教授级高工、同济大学阮欣教授、哈尔滨工业大学陈文礼教授、招商局重庆交通科研设计院有限公司耿波研究员、中南大学朱志辉教授、同济大学王达磊教授、中交第一公路勘察设计研究院有限公司翟晓亮教授级高工、长安大学段兰副教授作为组稿专家，共同协作，向该领域的知名专家学者约稿，出版本期“桥梁数字孪生与元宇宙”专栏。    
  本专栏共收到相关论文40余篇，经过同行专家严格评议与编辑部严格审核，最终录用15篇，研究内容主要集中于以下3个方面：    
  （1）综述类。主要内容包括：钢桥面顶板与加劲肋焊接细节抗疲劳性能研究进展与数字孪生疲劳试验、融合数字孪生的桥梁巡检技术综述与展望。所报道内容为钢桥抗疲劳性能研究、数字孪生疲劳试验、疲劳元宇宙、桥梁数智化巡检指明了发展方向。    
  （2）桥梁数字孪生模型与土木工程大模型构建。主要内容包括：基于三维高斯溅射的桥梁自动化三维重建方法、组合钢桥面板胶黏界面内聚力混合损伤模型和数字孪生分析方法、基于Civil-Eval的土木和交通工程大模型中文测评方法、含微初始缺陷的双层桁梁桥钢桥面板数字畸变疲劳试验与分析、面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统——基于IFC知识图谱与游戏引擎的协同方法、基于混合算法的双层桁梁节点疲劳荷载模型研究。研究成果可为桥梁数字孪生分析、桥梁元宇宙构建奠定理论基础。    
  （3）桥梁智能制造、智能监测/检测与智慧养护。主要内容包括：面向工程结构数字孪生的智能虚拟传感技术、面向结构动态数字孪生的时变可靠度递阶贝叶斯更新方法、基于数字孪生的桥梁结构服役安全智能诊断、路网级桥梁可持续维养策略优化的强化学习方法、履带式钢箱梁内部巡检机器人病害检测系统、水下混凝土结构表观裂缝智能检测方法及应用、数字孪生驱动的智慧梁厂智能排产与调度研究。研究成果可为桥梁智能建造、桥梁元宇宙技术的发展与完善提供关键技术支撑。    
  在此特向专栏顾问专家、组稿专家、审稿专家、论文作者的辛勤付出致谢！希望本期专栏的出版可以进一步推动“交通强国战略”和“数字中国建设”背景下交通基础设施中桥梁数字孪生与元宇宙技术的进步，助力桥梁数字化、智能化转型。《中国公路学报》将持续关注该领域的国内外最新研究进展，以期为广大专家、学者及工程技术人员提供学习、交流的平台，促进我国桥梁建设事业的高质量与可持续发展。由于水平及时间有限，专栏中的不足之处在所难免，恳请各位专家不吝指出。
桥梁数字孪生与元宇宙专栏
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  钢桥面顶板与加劲肋焊接细节抗疲劳性能研究进展与数字孪生疲劳试验

  王春生, 吴庆霖, 李璞玉, 林路宇, 黄育亮, 刘海军

  中国公路学报. 2026, 39(1): 1-19. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.001

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  为探究不同加劲肋构造与焊接形式的钢桥面顶板焊接细节畸变疲劳机理，系统总结了国内外钢桥面顶板与加劲肋焊接细节物理疲劳试验研究成果，结合数值断裂力学理论与扩展有限元方法对钢桥面顶板与加劲肋焊接细节进行数字孪生疲劳试验。以某单层桥面钢桁悬索桥为工程背景，建立了包含12种钢桥面顶板与加劲肋焊接构造型式的全桥精细化数字孪生模型；引入焊接热效应，采用JTG D64—2015规范中车辆疲劳荷载模型Ⅲ加载实现裂纹扩展演化全过程模拟；提出了更能全面表征疲劳裂纹扩展规律的裂纹面积扩展速率基本概念和定义表达式，采用加载循环次数、裂纹面积扩展速率等指标对比分析不同构造细节的疲劳性能，并与物理疲劳试验结果交互验证，实现了疲劳元宇宙的数据相生与虚实共生。物理疲劳试验结果表明：8 mm等厚U肋单面焊的焊趾、焊根疲劳强度分别高于JTG D64—2015规范中的55级与50级；8 mm等厚U肋双面焊焊根无裂纹萌生，内、外侧焊趾疲劳强度分别为70级和90级；12~16 mm变厚U肋双面焊的内外焊趾疲劳强度均可达到100级；开口肋焊接细节疲劳强度离散性较大，但普遍高于60级。数字孪生疲劳试验结果表明：以裂纹穿透顶板的加载循环次数为失效判据，8 mm等厚U肋单面焊疲劳强度为JTG D64—2015规范中的60级；8 mm等厚U肋双面焊焊趾达80级；12~16 mm变厚U肋双面焊提升至90级，但高热量输入带来的较大焊接残余应力和变形对钢桥面板长期性能的负面影响不可忽视；而开口肋仅为50级。数字孪生疲劳试验结果拓展了物理疲劳试验未能涵盖的长寿命区段，揭示了钢桥面顶板细节群疲劳元宇宙原生数据的内在规律，为钢桥面板畸变疲劳机理分析及抗疲劳设计提供了重要依据。
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  融合数字孪生的桥梁巡检技术：综述与展望

  潘玥, 庄骁磊, 王达磊, 陈艾荣

  中国公路学报. 2026, 39(1): 20-41. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.002

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  作为桥梁运维的核心环节，桥梁巡检的数智化是其发展的重要方向与内容。桥梁数字孪生具有虚实交互、数据驱动、多物理场仿真等特性和优势，已成为支撑桥梁数智化运维的关键部分。面向桥梁巡检的数智化发展，对数字孪生背景下的桥梁巡检技术体系进行了全面综述。首先，提出了融合数字孪生的桥梁巡检技术框架，围绕数据采集、处理、表达的桥梁巡检全过程，讨论了结构三维建模与病害表达技术的最新进展。其次，聚焦数字孪生桥梁巡检应用，分析了巡检机器人系统无人自主化、远程实景巡检等研究现状和发展关系。最后，探讨了结构数字孪生与表达、桥梁场景数据增强、数字孪生桥梁巡检系统构建等关键问题，展望了未来发展趋势。综述分析表明，面向桥梁结构长寿命运维需求，数字孪生技术是实现科学化、精细化、时效化巡检的关键路径。尽管当前研究在巡检软硬件的数智化程度上实现了诸多突破，但在数字孪生的大背景下，该领域仍有大量的基础理论与技术亟需突破创新。
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  面向工程结构数字孪生的智能虚拟传感技术

  赵昊阳, 樊健生, 王琛

  中国公路学报. 2026, 39(1): 42-52. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.003

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  为了突破工程结构数字孪生系统中物理传感覆盖度有限的瓶颈，提出了一种基于人工智能增强型降阶模型(AI-Reduced Order Model, AI-ROM)的虚拟传感技术，能够融合多源物理传感数据，实现复杂结构全域响应的实时推演。方法上，基于降阶模型理论将结构响应视为一组降阶基的线性组合，从而将虚拟传感等效为实测响应数据约束下的降阶基组合系数优化问题，依此构造了可考虑跨力学场虚拟传感的深度学习损失函数，提出了基于标准注意力机制的组合系数智能预测模型，利用局部监测数据完成结构全域响应的精准重构。依托狮子洋大桥钢板-混凝土组合塔壁足尺压弯试验，验证智能虚拟传感方法的有效性。利用精细数值模型生成压弯工况下下全过程响应数据训练部署AI-ROM模型，将试验中的6个位移计与17个应变计实测数据作为响应重构约束条件。结果表明：AI-ROM模型成功实现了基于有限传感数据的跨力学场全域响应重构，即使对于离散性较高的应变场，AI-ROM重构的相对误差为9.1%，相较于精细有限元结果，精度提升了63.5%；借助智能虚拟传感技术，进一步提出了考虑分析区域分片聚类的传感器优化布置算法，通过迭代评估响应重构精度确定关键监测点空间分布，在塔壁足尺试验中，该算法可使应变传感器数量减少58.8%。提出的智能虚拟传感技术有助于实现工程结构数字孪生广域感知-实时仿真一体化要求，为建筑与基础设施运维安全风险评价提供了更为全面的信息支持。
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  面向结构动态数字孪生的时变可靠度递阶贝叶斯更新方法

  王磊, 严璞静茹, 马亚飞, 黄可

  中国公路学报. 2026, 39(1): 53-64. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.004

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  受复杂环境荷载影响，结构运营期力学性能随时间改变，准确识别结构服役特征参数，评估结构安全性能是当前面临的重要挑战。提出了一种面向结构动态数字孪生的时变可靠度递阶贝叶斯更新方法。利用有限元理论建立结构实体模型的数字孪生模型，基于采集到的实体模型动态响应监测信息，使用贝叶斯算法识别数字模型模态参数，通过构建递阶贝叶斯框架识别时变物理参数，利用期望最大化算法提取时变物理参数的统计特性，依据最大熵理论更新数字模型。利用概率密度演化理论，提出时变结构动力可靠度评估新方法。相比传统方法，所提方法能更全面地考虑服役特征参数的时变特性及其不确定性。利用剪切型结构与桥梁模型及实验室模型验证所提方法，并将所提方法与传统方法得到的结果进行对比。结果表明：所提方法能准确更新时变数字模型，并且相较于传统方法，采用所提方法能够有效处理时变物理参数，确保结构动力可靠度评估结果的鲁棒性。
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  基于数字孪生的桥梁结构服役安全智能诊断

  孙哲, 梁斌, 李君铂, 韩强

  中国公路学报. 2026, 39(1): 65-77. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.005

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  针对在役桥梁结构劣化的智能感知与安全评估难题，提出了一种基于数字孪生的智能诊断方法，旨在实现桥梁结构服役安全的精准感知与快速评估。考虑桥梁结构特征和劣化趋势，融合海量时空检监测数据与专家经验，建立“数据驱动-知识约束”的桥梁结构服役安全诊断数字孪生模型，并构建虚实映射、动态交互与推演更新机制；通过集成高分辨率二维图像数据、三维激光点云数据等多源数据，构建面向桥梁结构服役安全诊断的多模态数据融合感知体系；通过引入坐标注意力机制的目标检测算法与点云配准技术，对桥梁结构表观病害及其时空演化进行快速精准识别与分析；综合利用桥梁检测规范与行业专家经验知识，建立基于模糊逻辑推理的桥梁结构服役安全诊断专家经验知识模型，实现桥梁结构服役状态的智能诊断，显著提升了结构劣化感知与安全诊断的效率与准确性。以安徽省某桥梁为对象开展案例分析，结果表明:该方法能够有效识别桥梁结构病害特征与变形状况，对桥梁结构服役安全进行智能诊断，所提出的数字孪生框架对推动桥梁智慧运维具有重要意义。
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  路网级桥梁可持续维养策略优化的强化学习方法

  雷晓鸣, 孙利民, 董优, 夏勇

  中国公路学报. 2026, 39(1): 78-86. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.006

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  为制定低碳可持续的路网级桥梁全寿命期维养策略，提升环境、经济与安全综合效益，研究提出一种基于深度确定性策略梯度(DDPG)强化学习的优化方法。该方法结合桥梁结构特征、网络拓扑、交通数据以及风险态度，构建强化学习智能体，系统性优化了桥梁维养决策。环境、经济和安全指标的评估综合考虑资源消耗、潜在结构失效引发的后果及车辆绕行的影响等，量化了桥梁维养对可持续性能的贡献。在构建强化学习的奖励函数时，将可持续性指标转化为单调递减的效用值，以反映优化过程中的偏好与约束；基于强化学习框架，设计了包含深度神经网络的DDPG智能体，利用路网级桥梁的结构退化特征和交通数据进行试错学习，从而逐步优化维养决策策略。验证结果表明，所构建的强化学习方法在环境、经济和安全指标之间取得了更优的平衡，智能体通过试错学习捕捉了桥梁性能变化特征，有效优化了维养优先级和资源分配策略，为提升基础设施管理的智能化与可持续性提供了科学依据。
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  基于三维高斯溅射的桥梁自动化三维重建方法

  侯佳林, 侯榕榕, 鲍跃全

  中国公路学报. 2026, 39(1): 87-98. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.007

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  数字孪生与元宇宙技术的发展应用对于实现桥梁智慧运维起着至关重要的作用，其中桥梁自动化三维重建是构建数字孪生模型及元宇宙平台的关键。针对现有桥梁三维重建方法难以实现几何-语义一体化重建的问题，提出一种基于三维高斯溅射(3D Gaussian Splatting, 3DGS)的桥梁高保真自动化三维重建方法。首先，针对桥梁构件区域边界特征，提出基于分割一切模型(Segment Anything Model， SAM)的桥梁语义分割模型，对无人机拍摄的桥梁多视角图像进行高精度语义分割，生成桥面、索塔等构件语义掩码。随后，在场景表征的三维高斯核函数中增加语义特征属性，实现复杂几何和语义特征的自适应表征。最后，将三维高斯投影至二维图像空间，利用可微光栅化算法生成语义特征图和渲染图，通过几何-表观-语义多属性联合优化，实现桥梁几何结构保真度与语义关联精确性相统一的三维重建,并以广东省南沙大桥为例进行验证。试验结果表明：重建的桥梁三维模型可以高保真还原桥梁纹理细节及语义信息，三维重建的平均交并比为87.2%，总体准确率为91.6%。所提出方法有效解决了传统方法中几何与语义信息割裂问题，可为桥梁全生命周期数字孪生提供兼具物理精确性与语义可解释性的三维基础模型。
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  履带式钢箱梁内部巡检机器人病害检测系统

  陈伟乐, 朱尧于, 黎啸宇, 樊健生, 冯良平, 刘宇飞, 黎伟捷, 付佰勇, 岳岩

  中国公路学报. 2026, 39(1): 99-112. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.008

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  针对目前钢箱梁内部病害检测技术及装备的局限性，提出了一种履带式钢箱梁内部巡检机器人病害检测系统。首先，针对钢箱梁内部复杂的地形环境，设计了具有多种行走步态的四摆臂履带式巡检机器人底盘，确保机器人能够良好适应复杂的钢箱梁内部环境，其控制系统基于外界感知信息和预设策略调节电机参数，保障机器人的稳定运行。其次，设计了一种基于机械臂的病害数据采集模块，基于携带的相机、激光雷达、照明系统等实现机器人附近区域的图像和点云的快速低成本采集。最后，开发了病害识别与定位系统，通过图像识别、SLAM建图、点云配准、投影定位、坐标系转换等步骤，将病害位置还原至桥梁全局坐标系下，并将机器人交互系统集成到BIM+GIS桥梁养护管理系统，实现检测数据共享和箱梁内部病害分布情况可视化展示。为测试其有效性，利用搭建的样机在南沙大桥进行了现场试验。结果表明：履带式钢箱梁内部巡检机器人病害检测系统可在60 min内自主完成单个钢箱梁隔舱内部的数据采集，检测覆盖率超过91%，模拟病害定位误差小于10 cm，初步实现了钢箱梁内部表观病害的高效全域智能检测，进一步验证了该系统数据采集、信息传递、病害定位、桥梁管理、人机配合检测工作链的完整性和有效性。
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  水下混凝土结构表观裂缝智能检测方法及应用

  俞臻威, 张仪萍, 黄毅方, 申永刚

  中国公路学报. 2026, 39(1): 113-123. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.009

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  针对水下混凝土结构表观裂缝检测一直存在效率低、成本高、精度差等问题，提出一种基于深度学习和爬壁机器人的智能检测方法。首先，根据水下爬壁机器人采集的裂缝图像特征建立裂缝分割模型Transformer-AL；其次，引入特征金字塔学习模块提取裂缝全局语义信息，设计与编码过程精度匹配的解码器；然后，提出基于混合注意力机制的主动学习模块，降低分割模型的数据标注成本；最后，以裂缝二值化分割结果和标定后的相机为基础，结合几何量化和三维重构技术，对水下混凝土结构外观进行空间重建。研究结果表明：该方法能够有效降低数据的需求量，并以0.787的平均交并比(mean Intersection-over-Union， mIoU)在复杂水下图像中识别裂缝，宽度量化精度可达亚毫米级，外观重建结果全面展示了结构的表面开裂状况。研究成果将为水下混凝土结构智能检测技术的发展提供理论依据。
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  数字孪生驱动的智慧梁厂智能排产与调度研究

  李文昊, 勾红叶, 郭敏, 王君明, 许国敏

  中国公路学报. 2026, 39(1): 124-135. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.010

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  为满足随机干扰情形下智慧梁厂的智能排产与调度需求，引入数字孪生技术，构建了一个集“虚实空间交互-生产数据分析-排产调度决策”于一体的智慧梁厂排产调度平台。首先，基于车间调度理论与物理实际约束，设计了智慧梁厂排产调度架构体系，并建立了考虑人机作息时间的零空闲生产调度模型。其次，针对生产设备故障和构件积压等随机扰动，提出了“右移+部分重调度”的动态排产策略。在此基础上，从梁厂要素、生产工序和场景仿真3个方面对智慧梁厂数字孪生模型的构建理论与技术展开研究，提出了数字孪生驱动的智能排产与调度架构。最后，通过四川某高速公路沿线一座智慧梁厂的排产调度进行了应用验证。研究结果表明：提出的智慧梁厂零空闲生产调度模型能够替代传统人工排产方法，有效缩短梁厂的总生产工期；设计的动态调度策略能够有效应对生产过程中的突发事件。通过数字孪生驱动的静态与动态调度模型，智慧梁厂实现了对构件生产工序的精准调控和动态优化。与静态排产调度模型相比，采用孪生数据驱动的动态调度策略在设备故障和构件积压情形下分别节约了120 h和116 h，降幅达14.9%和14.5%，显著提高了智慧梁厂排产调度的灵活性与生产效率。
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  组合钢桥面板胶黏界面内聚力混合损伤模型和数字孪生分析方法

  段兰, 王春生, 谭家兴, 翟晓亮, 纪仁杰

  中国公路学报. 2026, 39(1): 136-147. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.011

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  传力稳定、可靠的界面是组合钢桥面板的关键构造，对钢桥面板局部刚度提升和疲劳寿命延长有重要影响。为了提升界面受力行为计算分析精度，以组合钢桥面板的石英砂增韧胶黏界面为研究对象，构建能够描述界面损伤演化全过程的三维内聚力混合损伤模型，开展界面模型数字孪生分析方法研究。方法上，基于组合钢桥面板胶黏界面物理试验，建立了界面全场位移数据库，为建立目标函数提供了物理实体数据库；构建了物理试件的数值模型，采用正交试验设计方法生成界面模型参数的代表性样本点，利用神经网络模型建立了界面模型参数与有限元界面滑移计算值之间的响应面；采用物理试验值与响应面计算结果差值的均方根建立了目标函数，通过遗传算法优化胶黏组合界面传力与损伤演化过程的参数配置，确定了增韧胶黏界面三维内聚力混合损伤模型的最优解。将利用最优参数组的界面模型计算结果与独立物理试验结果进行对比，结果表明：数字孪生计算结果与物理试验结果吻合良好，能够准确模拟增韧胶黏界面的弹性变形阶段、界面稳定黏结阶段和界面损伤发展及剥离阶段。提出的胶黏界面内聚力混合损伤模型和数字孪生分析方法提升了组合钢桥面板界面损伤演化分析精度与效率，推进了组合钢桥面板的数字化发展。
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  基于Civil-Eval的土木和交通工程大模型中文测评方法

  张云开, 陈颖, 黄永, 苏亚武, 卢闪闪, 魏世银, 陈文礼

  中国公路学报. 2026, 39(1): 148-161. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.012

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  自ChatGPT发布以来，预训练大语言模型以其广泛的多行业多任务“通用能力”得到了世界范围内的广泛关注，同时也为土木与交通工程行业的智能化转型提供了新动力。为了评测预训练大语言模型的能力边界，研究者在通用领域提出了一系列评测数据集来测试模型的基础能力，但是这些数据集尚未涵盖土木工程领域的相关知识。此外，大模型在垂直领域应用上的表现与人类专家仍存在较大差距；尤其是在土木工程领域，行业大模型研究尚处于起步阶段，在文本等单一模态的理解和推理等简单任务上尚未产生公认的性能良好的行业大模型。为此,聚焦专业领域中行业大模型最应具备的基本能力，重点测评其在语言模态上的表现。基于土木工程行业国家级注册考试，如一级注册建筑师、二级注册建筑师、监理工程师等专业考试试题，通过人工筛选整理和复核，建立了涵盖8个科目，426道单选题、91道多选题的大模型土木与交通工程行业知识中文评测数据集Civil-Eval；并对10个国内外的代表性大模型以及推理大模型OpenAI o1、DeepSeek-R1和土木工程知识大模型CivilGPT进行评测。结果表明：未经过土木工程行业语料库训练和微调的通用基座大模型在行业应用上与人类专家相比仍存在差距；在各科目的表现性能方面，大语言模型更擅长法律法规等常识问题的语言理解，但在涉及数理推理能力和多选问题上的性能仍有待提升；推理大模型OpenAI o1通过内置思维链技术增强了其逻辑推理能力，在简单题和难题上均取得了性能提升；CivilGPT通过增加行业语料库预训练和微调等方式在简单题上提升了模型性能，但在涉及推理和多选等难题上无明显改善。基于评测结果，给出了行业大模型的发展建议：行业大模型的构建应当以具备良好推理能力和多模态处理能力的通用大模型为底座，通过高质量行业语料进行增量预训练和微调来实现；同时，构建高质量的思维链和专家反馈标注数据，对于提升行业模型的专业能力也具有至关重要的作用。
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  含微初始缺陷的双层桁梁桥钢桥面板数字畸变疲劳试验与分析

  李璞玉, 王春生

  中国公路学报. 2026, 39(1): 162-172. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.013

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  为研究双层桁梁桥钢桥面板畸变疲劳裂纹扩展机理，提出了一种含百微米级初始缺陷的钢桥面板数字畸变疲劳试验方法；建立了分级精细化双层钢桁梁桥数字孪生模型，针对微裂纹尺寸选择合适的网格划分；模拟了U肋-横隔板连接焊缝的焊接过程，通过三维线性插值算法将焊接残余应力场映射到数字孪生模型。将钢桥面板足尺模型和原位结构几何、材料、焊接、荷载、微初始裂纹、边界条件等数据映射至数字孪生模型，实现数据原生与孪生模型验证;利用数字孪生模型开展数字畸变疲劳试验，实现模型与实桥尺度的钢桥面板畸变疲劳裂纹演化模拟;通过物理结构疲劳试验与数字孪生模型疲劳试验的信息互馈，实现数据相生。疲劳卡车加载下的应力强度因子响应分析结果显示：二重畸变是海巴赫孔细节群U肋焊趾处畸变疲劳裂纹扩展的主要驱动力，二重和三重畸变共同诱发疲劳裂纹扩展路径发生转向；U肋焊趾处疲劳裂纹的最大等效应力强度因子幅值超过疲劳裂纹扩展门槛值，在疲劳卡车加载下将发生扩展。在多场耦合作用下进行最不利车道加载发现:U肋焊趾处畸变疲劳裂纹在扩展初期沿纵桥向扩展且速率较慢，是以Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ型复合型裂纹；表面裂纹长度扩展超过20 mm后，疲劳裂纹扩展速率显著提高并发生明显偏转；1 200万次加载后，疲劳裂纹在深度方向贯穿板厚，表面裂纹长度达到141.0 mm，其中∑G_Ⅱ/∑G_Ⅰ和∑G_Ⅲ/∑G_Ⅰ分别为9.8%和11.4%，呈现Ⅰ型裂纹为主导的Ⅰ-Ⅱ-Ⅲ型复合型裂纹。所提出的钢桥面板数字畸变疲劳试验与分析方法，可为构建桥梁疲劳损伤元宇宙提供技术支撑。
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  面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统：基于IFC知识图谱与游戏引擎的协同方法

  刘玖财, 李海江, 王达磊

  中国公路学报. 2026, 39(1): 173-185. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.014

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  面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统需要集成与处理增量式的多模态数据，以支撑面向现实场景动态决策的高精度仿真需求。然而，现有数字孪生平台时空数据管理割裂、多模态数据融合不足、决策交互机制缺失，并未形成真正意义上的面向无人机智能巡检的桥梁数字孪生系统。基于此，提出了一种融合IFC (Industry Foundation Classes)、知识图谱和游戏引擎的桥梁数字孪生系统。系统以基于IFC构建的知识图谱(IFC-graph)为核心的数据管理引擎，统一整合桥梁设计建造信息、无人机巡检规划所需的结构语义，以及巡检过程中获取的多模态感知数据(如点云、图像等)，构建覆盖构件-子结构-区域等多空间尺度、支持全生命周期演化的增量式语义管理体系，并实现语义驱动下的高效信息检索与动态数据关联。在虚拟仿真层面，系统引入虚幻引擎构建高保真三维桥梁环境，精准复刻物理场景中的几何结构与环境要素，并通过与IFC知识图谱的双向联动机制，支持无人机路径规划、飞行策略模拟与多轮次巡检任务的交互式推演，能够真实还原飞行过程中的转向、避障与碰撞等复杂行为。基于上述系统框架，进一步提出一种融合构件语义的无人机巡检路径优化算法，有效提升路径规划的适应性与精度，实现面向关键构件的高分辨率检测。系统已在实际桥梁案例中完成部署与验证，结果表明：该方案具备良好的可扩展性与工程适用性，可为桥梁运维过程中的智能化分析与全生命周期管理提供新型解决思路与技术支撑。
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  基于混合算法的双层桁梁节点疲劳荷载模型研究

  刘海军, 王春生, 黄育亮

  中国公路学报. 2026, 39(1): 186-199. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.015

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  为确定公路双层桁梁节点畸变疲劳细节群的车辆疲劳荷载模型，提出了一种联合改进鲸鱼优化算法(IWOA)和人工神经网络(ANN)代理模型的车辆疲劳荷载模型构建方法；以某双层桁梁悬索桥为例，建立了适用于双层桁梁节点畸变疲劳细节群的车辆疲劳荷载模型。采用蒙特卡洛(MC)方法生成考虑车型、车道、轴重、车间距的随机车流；基于等效结构应力法和线性累积损伤理论，分析双层桁梁节点畸变疲劳细节群在多车道车辆荷载作用下的疲劳累积损伤特征；以疲劳损伤贡献率最大的六轴卡车为车辆疲劳荷载模型原型，选取轴重、车间距、当量车辆疲劳荷载模型数量组成车辆疲劳荷载模型设计参数空间；利用均匀试验设计方法和ANN代理模型，建立车辆疲劳荷载模型设计参数和畸变疲劳细节群疲劳累积损伤的非线性映射关系；结合IWOA优化算法和训练后的ANN代理模型，在车辆疲劳荷载模型设计参数空间内寻优，获得了该双层桁梁节点畸变疲劳细节群的重车道车辆疲劳荷载模型。计算结果表明：双层桁梁节点畸变细节群的疲劳累积损伤由同层邻近重车道的车辆荷载主导，六轴卡车是主导致伤车型；随机车流与车辆疲劳荷载模型分别作用下，畸变疲劳细节群疲劳累积损伤的一致性相关系数接近1.0，验证了车辆疲劳荷载模型构建方法的准确性和车辆疲劳荷载模型的适用性。研究成果可为同类型双层桁梁桥的车辆疲劳荷载模型构建、抗疲劳设计与维护提供参考。
路基工程
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  溶洞顶板钻穿致塌机理试验与PIV分析

  周德泉, 谢瑞庭, 曹勇, 高祁, 刘海龙, 刘宏利

  中国公路学报. 2026, 39(1): 200-211. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.016

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  岩溶区桩基施工时，钻孔常钻穿溶洞顶板导致泥浆面突然下降而引起地面塌陷，但其机制尚不十分清楚。将PIV技术与模型试验相结合，安装百分表测试地面沉降，在模型箱正面安装高清数码摄像机采集影像，利用GeoPIV程序处理照片，得到应变云图、位移矢量图，揭示溶洞上覆土层特征、钻孔直径对地面沉陷的影响规律，为岩溶区桩基施工方案决策提供依据。结果表明：①溶洞顶板钻穿后，地面最终沉降、沉陷规模和深部土体破坏程度随溶洞顶板上部砂土层厚度的增大而增大，随黏土层厚度的增大而减小；地面沉降的响应时间随黏土层厚度的增大而延迟，随砂土层厚度或钻孔直径的增大而缩短。②地面最终沉降、土体下沉范围随钻孔直径增大而增加，沉陷历时随钻孔直径增加而减小。③溶洞顶板钻穿后，上覆土层约60 s内受诱发而移动，地面沉陷具有突发性；地面沉降发展经历响应累积、快速下沉、缓慢下沉、稳定4个阶段。④上部黏土层、下部砂土层的地质条件下，溶洞顶板钻穿后土体渐进破坏过程为，泥浆顶面下沉到砂土层一定深度以后，砂土向溶洞内滑移下陷；当砂土顶面倾角接近砂土内摩擦角时，砂土停止滑动；黏土土拱形成以后，地面恢复稳定。⑤工程中，如果溶洞顶板上覆土层主要为无黏性土，或者下层无黏性土与上层黏性土厚度比超过1.35，建议采用注浆法加固无黏性土层，预防地面塌陷。
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  桩承式格梁路堤土拱效应演化与荷载传递特性模型试验

  芮瑞, 欧阳俊忠, 杨海青, 李晓, 杨金可, 王广宇, 刘吉福

  中国公路学报. 2026, 39(1): 212-221. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.017

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  桩承式格梁路堤因具有良好的整体稳定性而逐渐在工程实践中应用，然而由于边界效应的改变，其荷载传递特性与传统的桩帽结构桩承式路堤存在差别。采用自主研发的阵列式活动门装置，开展2种桩梁面积置换率和3种填料高度的桩承式格梁路堤三维模型试验，并与桩帽结构桩承式路堤试验进行对比，对其土拱效应演化规律以及荷载分布规律进行探讨。结果表明：随着桩梁面积置换率的增加，路堤荷载向桩梁的转移效率提高，土拱衰减速率减小；随着填料高度的增加，土拱效应发挥程度增强，土拱效应发挥程度至最高时所需要的桩间土下沉量增加；桩承式格梁路堤在土拱效应发挥程度最高时格梁中心位置承受竖向荷载较大，随着填料高度的增加，格梁上的竖向荷载分布趋于均匀。在相同面积置换率和填料高度下，桩承式格梁路堤的土拱效应发挥程度略低于传统桩帽结构的桩承式路堤，但土拱稳定性较差，随桩间土下沉急剧衰减，地基反应曲线恢复段斜率是传统桩帽结构路堤的3.91~59.8倍。桩承式格梁路堤宜采用高强度加筋材料以控制土拱衰减率。
路面工程
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  月球“秦直道”：月面道路设计构想与发展路径

  刘佳媛, 王浩, 李峰, 周思齐, 周齐, 冯沁心, 林志芊

  中国公路学报. 2026, 39(1): 222-234. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.018

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  随着中国国际月球科研站建设计划的加速实施，月面道路已成为月球科研站建设的关键基础设施之一，对满足航天员出舱活动，提升月面交通运输效率具有重要意义。当前原位成型技术存在强度弱、精度差、效率低等问题，且现有铺面设计多局限于平面构型，缺乏层状结构的系统设计。为此，基于月壤与月岩的物理力学特性与粒度分布，参考经典碎石路面结构，提出一种命名为月球“秦直道”的分层碎石路面推荐形式：面层粒径小于1 cm、厚度3 cm；基层粒径1～2 cm、厚度8 cm；底基层粒径2～2.5 cm、厚度10 cm，路基为压实原状月壤。采用PFC3D软件建立三维离散元模型，基于非线性接触模型考虑颗粒间表面吸附力，模拟单个轮胎在月面低重力条件下的静载响应，分析颗粒运动与应力传递行为。结果表明：月球“秦直道”在加载过程中颗粒运动趋于稳定，结构承载能力良好；面层最大沉降约1.4 mm，底基层沉降小于0.2 mm，应力呈自上而下扩散趋势，传力效果良好，满足初期运行需求。进一步探讨了“材料验证-技术应用-性能升级”三阶段发展路径，规划了月面道路建设的系统进程。研究提出了月面道路结构设计构想与发展路径，指明了未来月面道路构建的关键技术发展方向。
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  基于协同优化方法的钢桥面沥青铺装抗疲劳延寿设计研究

  任海生, 钱振东, 薄雾, 黄卫, 陈春

  中国公路学报. 2026, 39(1): 235-243. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.019

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  沥青混凝土铺装层的疲劳开裂是引发钢桥面铺装体系出现脱层、推移等结构性破坏的重要诱因。为提升钢桥面沥青铺装体系的抗疲劳性能和服役寿命，引入能量比作为钢桥面铺装抗疲劳设计的优化策略，分析了铺装材料类型、环境温度以及铺装结构力学状态对钢桥面铺装体系抗疲劳性能的影响机制；基于协同优化方法将钢桥面沥青铺装抗疲劳设计系统级问题分解为提升沥青铺装层抗疲劳性能和改善钢桥面铺装体系受力状态这2个并行学科级问题，分别明确系统级和学科级优化的设计目标和变量，构建出铺装体系的抗疲劳协同优化设计数学模型；通过搭建GA-BP神经网络求解协同优化模型的最优解，提出铺装材料与结构、钢桥面板结构关键参数的协同优化设计结果，并与依托工程设计结果进行对比验证。研究结果表明：环氧沥青混凝土铺装表现出优异的抗疲劳性能，其在20 ℃的能量比可达4 ℃的5倍，能够适应于温度较高地区的钢桥面铺装工程；钢桥面铺装层的受力状态对其结构体系的抗疲劳性能影响显著，铺装层拉应力增大1倍，对应能量比减少7倍以上；构建的基于协同优化方法以及能量比优化策略的钢桥面沥青铺装抗疲劳设计方法，能够在获得抗疲劳性能最优解的同时，实现钢桥面板系、铺装材料与结构关键参数的并行设计；采用GA-BP神经网络的求解方法减少了铺装工程的设计周期，协同优化结果相比于初始设计值降低了铺装层厚度，研究成果可为桥面铺装延寿设计相关研究提供理论支撑。
隧道工程
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  超大跨隧道平行近接增建对既有隧道力学特性的影响

  朱启银, 李科, 朱冠宇

  中国公路学报. 2026, 39(1): 244-254. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.020

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  为了给公路隧道改扩建工程的设计与施工提供参考，针对复杂围岩条件下既有四车道隧道近接增建新隧道时，增建隧道对既有隧道支护结构与围岩条件的影响问题，进行了不同净距下既有隧道的受力和变形特性研究。依托实际隧道近接增建工程，设计正交试验并开展基本物理力学特性试验，研制Ⅴ级围岩和隧道衬砌的相似材料，开展“大跨度、小净距”近接增建隧道影响既有隧道受力及变形特性模型试验及数值试验，揭示既有隧道受扰动影响的围岩变形和应力演化及衬砌响应。结果表明：以重晶石粉、石英砂、石膏质量比为1∶0.35∶0.28的配比制作原材料，加入缓凝剂柠檬酸，可以模拟出Ⅴ级围岩材料；靠近新建隧道方向的既有隧道围岩变形尤为显著，变形量从外部岩层到洞周逐渐降低；背离新建隧道侧的围岩变形受增建隧道影响不明显；既有隧道洞周围岩发生卸荷响应，围岩压力降低规律与隧道开挖距离密切相关；平行近接增建工况既有隧道衬砌结构承受压应力增量，该值在新建隧道净距0.5D~0.75D之间存在临界值，使得既有隧道靠近增建隧道侧的边墙变形从外扩转为向内收敛；净距大于0.75D时，既有隧道附加变形较为稳定。
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  可液化场地内竖井隧道节点土-结构动力相互作用机制试验

  张敬华, 孙明卿, 范泽旭, 袁勇, 孙清, 宋扬

  中国公路学报. 2026, 39(1): 255-264. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.021

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  强震液化是一种危害极为严重的场地失效现象，其导致的剧烈上浮对隧道等地下结构抗震安全有重大威胁。强震作用下可液化场地内竖井-隧道节点震害风险尤为突出。为了给复杂地下结构抗震设计提供科学数据支持，针对可液化场地内竖井-隧道节点在强震作用下土-结构动力相互作用机制及节点结构差动响应规律，设计并实施了饱和福建砂场地中竖井-隧道节点1g振动台模型试验。在提出适用于可液化场地内复杂地下结构1g振动台试验的动力相似准则基础上，采用新型层叠式剪切箱和落砂装置，完成模型场地和模型结构制备。试验方案包括小震工况、主震工况、小振幅余震工况和短持时余震工况，可探究场地不同液化状态下可液化场地与竖井-隧道节点动力相互作用。试验结果表明：场地在小震工况中未出现液化现象，竖井-隧道节点动力响应十分微弱；场地在主震工况中发生大范围持续液化，竖井-隧道节点表现出以不均匀上浮为主的差动响应模式；在后续小振幅和短持时余震工况中，尽管加速度激励变弱和场地相对密实度增大导致砂土液化范围逐渐减小，但竖井-隧道节点差动响应不断加剧，其模式由倾斜上浮最终发展为彻底倾覆。
交通工程
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  网联环境下基于神经算子学习的交通状态估计方法

  陈帅铭, 冀淅明, 邵海鹏

  中国公路学报. 2026, 39(1): 265-279. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.022

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  交通状态估计方法能够为交通管理系统提供完备的交通状态信息，为系统管控方案生成、智能车辆自行决策提供数据支持。基于此，面向智能网联环境提出一种基于神经算子的交通状态估计方法。首先，研究人工车辆与具备前瞻能力的网联车辆构成的混合交通流的宏观动力学特性，建立适用于网联环境下的混合交通流模型。其次，考虑交通状态估计的准确性与实时性需求，结合神经算子理论，构建网联环境下交通状态估计模型TSE-DeepONet。最后，基于数值试验与仿真试验对该方法进行测试。研究结果表明：TSE-DeepONet模型在网联环境下能够精准估计研究范围内任意位置、任意时刻的交通状态，估计误差不高于10%；随着渗透率的增加，人工车辆与网联车辆的交通状态估计误差均呈现出下降趋势；网联车辆的前瞻距离及前瞻信息处理策略对其交通状态估计的精度具有显著影响。研究结果可为未来智能网联环境下多尺度协同控制技术的发展提供理论依据和方法支撑。
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  基于风险考量的信号交叉口路缘石转弯半径设计方法

  吴瑶, 郭延永, 周继彪, 阎伟, 刘攀

  中国公路学报. 2026, 39(1): 280-288. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.023

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  为了给信号交叉口路缘石转弯半径设计提供定量化交通安全依据，提出一种基于风险考量的信号交叉口路缘石转弯半径设计方法。采集了中国20个信号交叉口的200 h交通冲突、交通流和几何设计数据；构建了非稳态超阈值极值交通冲突模型，并提出极值交通冲突模型贝叶斯估计方法，通过建立交通事故风险计算公式，刻画交叉口路缘石转弯半径与机动车交通事故风险的定量关系；绘制了信号交叉口路缘石转弯半径设计诺谟图，并提出信号交叉口路缘石转弯半径设计流程。模型结果表明，小时右转车流量和右转车辆平均速度与极值模型尺度参数呈正相关，路缘石转弯半径与极值模型尺度参数呈负相关，但与形状参数呈正相关。由案例分析可知，在保证右转设计速度为20 km·h^-1和交通事故风险为0.2~0.3的情况下，信号交叉口路缘石转弯半径设计推荐值为14~17 m。研究结果显示：非稳态超阈值极值交通冲突模型可以定量刻画交叉口路缘石转弯半径与交通事故风险的关系，基于极值交通冲突模型的路缘石转弯半径设计诺谟图可以为信号交叉口路缘石转弯半径设计提供定量化交通安全依据，研究结果为交通冲突技术和交通冲突模型在精细化交通设计中的应用提供了新方向。
汽车工程
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  高阶自动驾驶复杂场景智能感知关键技术和发展态势

  李国法, 欧阳德霖, 吴昊, 戚凌锋, 黄贺强, 陈育罕, 李腾飞, 张荣辉, 高博麟, 李克强

  中国公路学报. 2026, 39(1): 289-312. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.024

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  随着高阶自动驾驶向行业场景和开放道路的逐步演进，实现复杂环境下的全域精准感知是突破当前高阶自动驾驶技术规模化实践的核心难题之一，为此系统性梳理了复杂环境感知的关键技术和发展态势。首先，界定了高阶自动驾驶复杂环境的定义与数据体系，并分类解析自动驾驶非常态感知的任务类型；接着，全面阐述了自动驾驶复杂环境感知中涉及的图像处理、深度学习、强化学习、多模态融合、大模型等技术，指出未来需突破数据体系结构优化、大模型驱动的场景认知升级、端到端自动驾驶等方向。所提方法为高阶自动驾驶复杂环境感知领域研究提供了一种系统研究框架的借鉴，可为高级驾驶辅助系统等相关技术的产业化应用提供技术参考和趋势分析。
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  基于云控数字孪生架构的网联重卡融合式预测性换道巡航控制

  万科科, 江发潮, 钟薇, 李淑艳, 王越, 王璐瑶, 张傲, 卢彦博, 高博麟

  中国公路学报. 2026, 39(1): 313-328. https://doi.org/10.19721/j.cnki.1001-7372.2026.01.025

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  预测性巡航控制(Predictive Cruise Control, PCC)因其节能潜力,在重型卡车上得到了推广与应用,然而当前PCC技术在应对动态交通环境方面的能力有限,其节能效果和行驶效率仍有较大的提升空间。为此,基于云控数字孪生架构,提出了一种综合考虑动静态交通信息的网联重卡融合式预测性换道巡航控制策略(Integrated Predictive Lane Change Cruise Control, IPLC)。基于云控数字孪生架构设计了车云分层的IPLC系统，在云端上层,利用长距离域坡度信息开发了基于动态规划的预测性车速-挡位协同规划算法；在云端下层,基于前向交通车辆预测信息所形成的可行驶空间,进行融合换道行为决策的节能车速重规划,实现动静态交通信息的充分利用。在车端,车辆接收云端的建议信息并进行解析与跟踪控制,保障系统安全稳定运行。最后进行了仿真与实车验证。结果表明：在典型的上下坡工况和特殊慢车流影响下,IPLC策略相较于对比算法综合效果提升了2%~7%；在随机交通流和真实道路的动静态交通仿真中,IPLC策略在节能车速行驶中还能在恰当的时机进行自适应换道决策,较其他对比算法在节能的基础上进一步提升了行驶效率。实车试验表明,在平原高速场景下，云端上层 PCC 系统相较于定速巡航系统，在满载工况下节油率提升约2.4%，验证了该算法的有效性。研究成果为PCC的进一步发展与云控赋能节能驾驶提供了更多新思路。