交通运输工程学报

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2025年第25卷第5期封面与目录

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面向气候韧性与可持续发展的道路基础设施创新与挑战专栏导语

2025, 25(5): .

摘要(399) HTML (201) PDF (275KB) (113)

钢-混凝土组合桥梁专栏导语

2025, 25(5): .

摘要(452) HTML (230) PDF (270KB) (92)

基于种群的桥梁结构健康监测研究综述与挑战

余忠儒, 单德山, 孙榕徽

摘要: 为克服桥梁结构健康监测(BSHM)领域面临的数据缺乏、标签缺失、运营环境差异化大以及监测计算成本高等现实挑战，对基于种群的结构健康监测(PBSHM)框架进行了系统性综述与总结。通过分析近年来的相关文献，对PBSHM的基础概念进行了简述，从几何、材料与拓扑3个方面阐述了不同结构种群类型的定义，包括同质同群和异质种群，并总结了PBSHM拟解决的关键问题；从结构相似性度量、不同种群类型下的知识迁移方法及其运用方面，对PBSHM领域的研究现状进行了回顾与分析，总结了该框架下的应用场景与解决思路，分析了不同技术方法的功能与联系；针对BSHM领域面临的工程实际问题，讨论了桥梁PBSHM存在的挑战与潜在解决思路。研究结果表明：结构种群是PBSHM框架的基础，利用桥梁结构力学行为相似性和数据分布相似性能有效判断桥梁种群成员之间的知识可迁移性；显式迁移方法在桥梁结构群的异常监测和特征分布对齐方面表现出良好的应用效果，而基于深度神经网络模型的隐式迁移方法具有更强的适应性，可自动提取更具表征力的特征，满足BSHM实际应用中的端到端需求；基于知识迁移技术，PBSHM框架在处理桥梁结构健康监测任务中的复杂运营条件差异与数据不平衡的影响、损伤识别、数据预测与生成、特征对齐与归一化等方面具有巨大潜力。更多>

2025, 25(5): 1-22. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.001

摘要(1289) HTML (404) PDF (2974KB) (146)

基于LCA的道路基础设施碳排放核算与低碳减排技术综述

冉茂平, 邓须红, 关佳希, 肖神清, 蒋睿锲, 周兴林

摘要: 为了厘清生命周期评价(LCA)方法在道路基础设施碳排放核算方法以及现有减排技术的发展状况，通过定量挖掘现有文献方法，明确了当前道路交通系统碳排放的研究热点；总结了道路基础设施LCA碳排放核算分析框架，对比分析了不同类型LCA的碳排放核算方法和评估工具的特点；按照原材料获取、施工建造、运营使用、养护维修、报废回收5个生命阶段，分别总结了道路基础设施各阶段的碳排放贡献水平、影响因素与主要的减排措施。研究结果表明：在道路基础设施全生命周期中，材料生产和使用阶段对碳排放量的贡献最大；材料生产、建设、使用、维护等阶段碳排放主要影响因素分别源于材料及其生产加工方案、路面类型与结构、施工机械、车辆排放、养护技术及其导致的交通延误等；相应地，优化材料生产过程、使用清洁生产技术和回收材料，缩短材料运输距离、选用环保修复技术等方法则是道路基础设施全生命周期中主要的减排措施；未来道路基础设施LCA可开展建立现场核算数据库、构建标准化的碳核算体系框架、制定标准化的评估方法等工作，为实现道路基础设施的低碳可持续发展提供技术支持。更多>

2025, 25(5): 23-37. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.002

摘要(1178) HTML (365) PDF (2696KB) (156)

青藏高原多年冻土区公路路基变形驱动因素与气候韧性分析

权磊, 田波, 李思李, 李立辉, 张盼盼, 犹铄森, 彭智鑫, 符敏仪

摘要: 为明确青藏高原多年冻土区在役公路路基变形的主要驱动因素及其对气候变化的适应能力，选取了穿越青藏高原多年冻土区的两大工程走廊——格尔木至那曲、共和至玉树的3条在役公路进行研究，分析了路基变形状况指标与气候环境参数、交通荷载差异、路基工程本体参数、路基工程所在场地参数的空间相关性；提出了青藏高原多年冻土区公路路基气候韧性的概念。分析结果表明：海拔高度与最大冻结深度、植被覆盖率与年累计降水量是影响路表国际平整度指数、跳车指标变化最主要的驱动因素，相关系数绝对值均超过0.4，明显区别于其他因素；季节冻土带无论年累计降水量高低，路面行驶质量指数(RQI)均保持良好以上；而多年冻土带的年累计降水量在220~370 mm区间时，RQI几乎全为差；多年冻土带的累计降水量达到370 mm以上时，多年冻土含冰量、地下水、土质类型和路侧积水侵蚀沿路线方向的跳跃性分布是其变形的主要驱动因素；此外，年降水量超过370 mm及路侧积水产生的热积累效应导致融区与多年冻土岛状交替发育，成为该区域无法明确强相关驱动因素的主要原因；路基总体随天然大地发生长周期沉降和季节性冻胀融沉，特殊结构路基可减缓形变速率，桩筏地基处理方式可有效终止沉降趋势；建议通过增强路面-路基-地基体系结构韧性及削弱气候环境对场地参数的不利影响等路径，提升多年冻土区公路路基的气候韧性，为该区域的公路工程维养改造提供理论指导和实践参考。更多>

2025, 25(5): 38-52. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.003

摘要(656) HTML (326) PDF (27516KB) (126)

自流平环氧沥青混凝土制备及其拌和摊铺期流变性能研究

刘刚, 钱振东, 陈磊磊, 陆国阳, NG Shiu Tong Thomas

摘要:

为满足桥面沥青铺装预制装配和服役性能需求，在浇注式沥青混凝土和环氧沥青混凝土的基础上提出了自流平环氧沥青混凝土(SLEA)的平衡设计方法和制备流程，探究了不同级配和油石比对SLEA流动性能和力学强度的影响规律，分析了拌和摊铺期SLEA的流变性能；根据Bingham塑性流体力学特性定义了SLEA的广义拌和黏度，考虑集料形貌特征针片状指数、分形维数、级配组成特征形状参数和尺度参数建立了SLEA拌和摊铺期流变性能的预估模型。研究结果表明：细、中、粗级配的SLEA10流动性(200 ℃)分别为15、25、32 s, 贯入度(60 ℃)分别为245、233、228(0.01 mm)，均大于规范要求，说明其具有良好流动性和力学强度，能够满足预制装配和服役性能需求；级配对SLEA10流动性影响较大，对其强度影响较小，流动性主要取决于级配粗细和集料特征，而成型后强度主要取决于环氧沥青固化，级配粗细影响程度较小；建立的广义拌和黏度预估模型实测值和拟合值的决定系数达到0.94，说明该模型能够有效预估其流变性能；基于分析结果，建议选择尺寸规则、表面粗糙度较小、级配较细的集料类型，以实现其自流平免碾压功能。

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2025, 25(5): 53-64. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.005

摘要(464) HTML (129) PDF (4496KB) (106)

碳限额与交易政策下沥青混合料生产企业碳减排技术优化

李松, 牛子恒, 暴斌硕, 郝婷婷, 司春棣

摘要: 为有效提升公路建设企业在沥青路面建设工程中的碳减排积极性，聚焦沥青面层建设期的碳排放量，对其各个阶段进行量化分析，确定了原材料生产阶段以及沥青混合料生产阶段中的集料加热环节为影响沥青面层建设期碳排放量的关键环节；以承担上述关键环节的沥青混合料生产企业为研究视角，针对性地选取固废利用和温拌2种碳减排技术，构建了碳限额与交易政策框架下的沥青混合料生产企业利润模型，并据此对不同碳减排技术的关键控制指标进行优化。研究结果表明：无论是采用固废利用还是沥青混合料温拌技术，只有当政府设定的碳配额超过企业实施碳减排技术所能达到的最低碳减排量时，沥青混合料生产企业才具备盈利的潜力；当碳配额处于企业实施碳减排技术所对应的最低和最高碳排放量之间时，沥青混合料生产企业需根据固废利用和温拌技术的不同特性，将固废掺量或集料加热温度控制在合理阈值内，才能确保企业实现盈利，从而实现对固废利用和温拌两种碳减排技术关键控制指标的优化。研究结论为沥青混合料生产企业在碳减排技术的科学选择与应用方面提供了有力的理论支撑。更多>

2025, 25(5): 65-81. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.006

摘要(579) HTML (164) PDF (5015KB) (96)

LCA分配方法对道路生命周期碳排放核算的影响及不确定性分析

乔亚宁, 文霞, GAO Yang-ming, 何亮

摘要:

为分析不同分配方法的选择对道路生命周期碳排放的影响，选择2种常见分配法(50/50和Cut-off)，分别核算道路生命周期碳排放并进行对比；根据单因素敏感度分析方法，评估不同计算参数对碳排放对比的影响，识别影响对比2种分配方法的关键计算参数；引入参数的概率密度分布函数，量化对比中模型的计算参数不确定性，使用蒙特卡洛模拟方法，将计算参数的不确定性传递至结果。研究结果表明：50/50和Cut-off分配方法的碳排放比值分别约为1.022(无铣刨重铺)、1.024(1次铣刨重铺)、1.025(2次铣刨重铺)、1.026(3次铣刨重铺)；不确定性分析后，比值分别下降至1.020、1.021、1.023、1.023，50/50与Cut-off分配方法的差异缩小，故分配方法的选择不会显著影响道路生命周期碳排放的核算；在不同铣刨重铺次数下，较少计算参数变化1%，碳排放比值的变化率与计算参数变化率的比值会超过0.012，影响50/50与Cut-off分配方法下的道路生命周期碳排放对比的关键参数为基层和底基层密度、生产柴油的N₂O排放、路面旧料循环利用率。本研究通过对道路生命周期评价中分配方法选择的论证及不确定性分析框架的引入，进一步完善了道路生命周期碳排放核算方法，降低核算的不确定性。

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2025, 25(5): 82-95. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.007

摘要(614) HTML (170) PDF (3417KB) (56)

热反射降温路面路表构造特性及其光热性能影响

李辉, 张雪, 吕兴国, 贾明

摘要: 研究了路表构造特性对于热反射降温涂层实际应用时光学反射及降温效果的影响程度，从而为缓解城市热岛效应的热反射降温沥青路面材料设计提供参考。采用正交设计方法设置9种代表性级配，并制备优选了反射率覆盖范围较广的白色、灰色、黑色热反射涂层。采用激光纹理扫描、空隙数字图像处理、反射波谱测试、基于室内太阳辐射模拟的降温试验等方法，分别获取路表宏微观形貌与光热性能指标，并进行相关性与显著性分析。研究结果表明：综合考虑涂层全频谱反射率及防眩视觉安全，最优级配类型为密级配最大公称粒径为5 mm的细粒式；热反射路面纵向纹理(尤其是轮廓算数平均偏差)较水平分布与空间形态而言对于反射率的影响较更显著，相关性系数达0.9；为降低路表纹理对反射降温性能的影响，建议将涂覆涂层后的路表纹理纵向评定参数轮廓算术平均偏差控制在0.2 mm以内，轮廓均方根偏差小于0.4 mm；最优级配条件下白色、灰色、黑色热反射路面降温效果分别达14.0 ℃、10.6 ℃、7.3 ℃；随着路表空隙率的提高，热反射路面总反射率呈线性下降趋势，降温效果折减率达13%~21%，因此可针对城市道路、停车场、人行道等具体应用路表条件，在热反射涂层设计时将其考虑在内。所提出的热反射降温路表构造特性对其光热性能的影响规律，可为热反射降温路面材料精准设计与性能提升提供理论依据。更多>

2025, 25(5): 96-116. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.008

摘要(681) HTML (207)

西北干旱荒漠区水稳基层拱胀致因及防拱胀设计方法

纪小平, 朱世煜, 刘杰, 袁腾, 马建勇, 吴通达, 蒲超

摘要: 针对中国西北干旱荒漠区水稳基层近几年出现的严重拱胀病害, 常规方法多采用被动防治措施。本文以新疆多条路段出现拱胀病害的水泥稳定砾石基层为研究对象, 采用现场调研、室内试验与理论分析相结合的方法, 钻取拱胀与非拱胀路段的基层及路基芯样, 测试其理化特性、力学强度、微观形貌与物相组成等, 开展了多因素控制下的室内膨胀变形试验, 并通过对优化后的材料与结构进行水-热-盐多场耦合试验验证其抗拱胀效果, 旨在系统探明水稳基层拱胀的多场耦合致灾机理, 并据此提出一套主动防治的材料与结构一体化优化设计方法。研究结果表明: 西北盐渍土地区水泥稳定砾石基层的拱胀病害是由"水-热-盐"多因素耦合作用引发的, 其根本机理在于基层中侵入的硫酸盐离子(含量达《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)规范限值1.5~3.6倍)与水泥水化产物发生化学反应, 生成钙矾石、石膏等膨胀性物质, 导致基层抗压强度平均降低59.74%, 高温则显著加速了盐分迁移与反应进程; 以"控盐、降温、降水泥、调结构"为核心的主动防治方法表明材料优化是关键, 采用低水泥剂量的大粒径(37.5 mm)与超大粒径(53 mm)基层可分别降低膨胀变形12.12%与27.27%;设置级配碎石隔热层可使基层顶面膨胀应变降低约83%, 级配砾石隔断层可有效阻断毛细水盐迁移并将盐分富集浓度从5.1%降至3.9%;针对一般低盐、极端高温、中高盐渍土及高盐高温复合地区, 推荐分别采用抗拱胀基层、抗拱胀基层+隔热层、隔断层+抗拱胀基层、隔热层+抗拱胀基层+隔断层的复合结构, 实现了从机理到实践的分区分类针对性防控。更多>

2025, 25(5): 117-130. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.009

摘要(435) HTML (168) PDF (5584KB) (42)

道面覆盖作用下砾质硫酸盐渍土道基水盐迁移及侵蚀特征

张莎莎, 曹俱源, 张毅, 杨晓华, 韩进宝, 赵彦虎, 胡超

摘要: 为明确中国西部季节性冻土地区机场道面覆盖作用下含硫酸盐砾质混合料的水盐迁移特征, 探明由于水盐迁移导致的道基底部侵蚀危害, 依托西北某机场改扩建工程, 采用自主设计的试验设备, 针对含硫酸盐砾质混合料道基, 首次开展了温度范围为—30 ℃~25 ℃冻融循环工况中道面覆盖作用下道基上、下部不同含盐量组合模型的水盐迁移及变形试验, 并通过电镜扫描仪和X射线衍射仪从微观角度分析了冻融循环及水盐迁移共同作用下的道面底部侵蚀特征。试验结果表明: 当道基上部含盐量由0增至0.3%时, 工况间含水率的变化幅度为0.37%, 与下部含盐量由0.3%增至0.7%相比增加83.8%;9次冻融循环期间, 各工况砾质混合料的含盐量均在道基深度35 cm范围内变化明显, 且该范围内盐分向上的迁移量大于自下方迁移而来的补充量; 当含盐砾质混合料道基上部含盐量由0增至0.3%时, 试样的最终累计变形量增加47.8%, 而道基下部含盐量由0.3%增至0.7%时, 其最终累计变形量仅增加7.4%;在含盐量和循环周期改变条件下含盐砾质混合料道基累计变形量的预测模型中, 道基上部含盐量是驱动含硫酸盐砾质混合料道基变形的主导因素; 在水盐相变及硫酸盐侵蚀的耦合作用下, 道基下部盐分由0.3%增至0.7%时, 盐分无法及时补充至基底来维持钙矾石稳定所需的高碱环境, 基层底部表面钙矾石的数目反而有所减小。研究成果为揭示季冻区道面覆盖作用下含硫酸盐砾质混合料道基的水盐迁移及其对水泥基层的侵蚀规律提供了基础数据。更多>

2025, 25(5): 131-144. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.010

摘要(382) HTML (91) PDF (4168KB) (37)

不同加载方式和含水率下路基红黏土回弹和累积塑性变形特性

黄轩嘉, 刘维正, 陈钊锋

摘要: 为研究湿热多雨地区在役红黏土路基在不同动载条件及湿化作用下的回弹和累积塑性变形规律, 开展了不同含水率、加载方式、动应力幅值和围压的动三轴试验, 分析了单级、间歇、多级加载以及湿化幅度、应力水平对红黏土试样回弹应变、动回弹模量和累积塑性应变的影响。分析结果表明: 单级加载条件下回弹应变随加载次数的增加呈先快后慢的非线性衰减特征, 而累积塑性应变先快速增加后趋于稳定; 动应力幅值对红黏土回弹应变和累积塑性应变的影响随着含水率的增加而增大, 随着围压的增大而减小; 当含水率从最优含水率(OMC)提高到OMC+4.5%时, 回弹应变和累积塑性应变分别增加了2.99倍和59%, 当围压从30 kPa提高到90 kPa时, 回弹应变和累积塑性应变分别降低了52%和38%;基于结构元理论建立了考虑临界动应力不确定性的模糊多元回归模型, 模型可以较好地反映临界动应力与含水率、围压之间的关系; 在相同应力水平下, 多级加载方式下的累积塑性应变均低于单级加载, 第1级低应力水平加载作用使第2、3、4级加载后的累积塑性应变大幅降低; 当动偏应力低于30 kPa时, 单级加载和间歇加载的回弹和累积塑性应变差异较小, 当动偏应力高于90 kPa时, 单级加载作用下的塑性应变显著高于间歇加载。研究结果可为红黏土地区路基韧性设计和长期服役性能评价提供借鉴。更多>

2025, 25(5): 145-158. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.011

摘要(949) HTML (341) PDF (9046KB) (38)

环境作用下钢管混凝土桥梁温度研究综述

刘永健, 闫新凯, 刘江, 陈宝春, 姜磊, 吕毅

摘要: 为提高钢管混凝土桥梁应对温度响应的能力, 梳理了钢管混凝土桥梁在水化热和环境因素影响下面临的关键温度问题, 总结了钢管混凝土桥梁施工和运营阶段温度作用与效应、界面热脱黏以及温度效应计算方法等的研究进展, 探讨了未来的研究方向。研究结果表明: 施工阶段, 空钢管拼装受日照温度场影响显著, 需对拼装线形进行精准调控, 管内混凝土水化热导致大管径(大于1.2 m)截面的温升和里表温差均超过30 ℃, 开裂风险较高, 钢管混凝土拱的合龙温度取值存在争议, 需结合累积内力反算; 在运营阶段, 气温变化和太阳辐射分别引起均匀温度和截面非线性温度梯度(温差大于10 ℃)作用, 温度效应对钢管混凝土桥梁的应力、内力、变形和稳定性均有较显著的影响, 并通过加速混凝土徐变改变结构的长期响应; 钢管与核心混凝土间温差易诱发钢-混界面拉应力超限和热脱黏, 脱黏高度为0.03~0.72 mm, 通过红外热成像和分布式光纤等热感知技术可有效检测界面脱黏。现有规范对温度作用模式和线膨胀系数等的界定尚存不足, 热弹性力学分析和能量法等解析法以及精细化热-力耦合模拟为温度效应计算提供支撑, 未来需进一步研发低水化热和辐射吸收率材料, 推广界面连接件应用, 开展长期热损伤演化评估以及优化超大跨钢管混凝土桥梁温度控制策略, 并完善相关设计规范。研究结果为钢管混凝土桥梁的高品质建造与长寿命运维提供理论参考。更多>

2025, 25(5): 159-179. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.012

摘要(517) HTML (166) PDF (3899KB) (52)

装配式钢-混组合梁可拆卸剪力连接件研究综述

贺君, 王梓桐, 贺耀北, 裴辉腾, 徐金龙, 周辰泰

摘要: 为响应国家“双碳”战略对交通基础设施绿色可持续发展的要求, 针对装配式钢-混组合梁可拆卸剪力连接关键技术开展了系统研究, 通过模块化设计与装配式施工, 有效解决了传统焊接剪力连接组合梁资源回收难题；基于近十年国内外相关研究成果的梳理, 重点分析了四大类可拆卸剪力连接件(包括高强螺栓型、盲栓型、可拆卸压型钢板型和创新可拆卸型)的构造特征与力学性能；通过静力与疲劳荷载作用可拆卸连接件推出试验和梁式试验, 揭示了不同连接形式的滑移演化规律、破坏模式以及承载机理。试验结果表明：单螺母螺栓连接件极限抗剪强度达传统焊钉的95%, 贯穿式螺栓连接件疲劳性能显著提升；而创新可拆卸型连接件展现出优异的长期性能, 但普遍存在加工精度要求高、拆卸工艺复杂等技术瓶颈；基于现行设计规范, 提出的涵盖混凝土压溃、螺栓剪切和复合失效模式的抗剪承载力、抗剪刚度计算公式, 通过修正相关系数显著提升计算精度；未来需进一步优化连接件构造以突破成本与工艺限制, 明确复杂服役环境下长期性能演变规律, 建立全寿命周期性能预测模型, 完善相关设计施工规范。研究结果为促进可拆卸连接件技术的工程应用以及桥梁工程装配化建造和可持续发展提供了理论基础和技术支撑。更多>

2025, 25(5): 180-207. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.013

摘要(371) HTML (152) PDF (6401KB) (46)

基于改进SO的RC拱桥悬臂浇筑施工期可靠度分析

彭涛, 陆小龙, 稂其林, 田仲初, 王晓辉

摘要: 为提高大跨钢筋混凝土(RC)拱桥悬臂浇筑施工期可靠度计算的精度和效率, 提出了一种基于改进蛇优化算法(SO)的可靠度分析方法；为提高标准SO的寻优性能, 引入了Tent混沌映射生成初始种群, 同时对迭代过程中的最优蛇个体进行高斯差分变异, 并采用了常用测试函数验证改进算法的有效性；基于试验实测数据和已有研究建立C80混凝土强度随时间发展模型, 采用了拉丁超立方法生成各随机变量的设计样本点, 基于有限元模型求解对应样本点处的目标响应值；在此基础上, 通过改进SO为支持向量机(SVM)参数寻优构建设计样本点与目标响应值之间的最优响应面, 利用该响应面结合蒙特卡洛法(MC)建立了悬臂浇筑RC拱桥施工期可靠度分析模型；采用提出的方法计算了某实桥施工期全过程的2种典型失效模式下的可靠度, 并进行了参数敏感性分析。分析结果表明：改进SO较对比算法具有明显优势, 将某实桥悬臂浇筑施工期主拱圈应力和扣索应力预测精度分别提升至0.994 5和0.986 2, 从而提高了悬臂浇筑RC拱桥施工期可靠度分析的精度；大跨RC拱桥悬臂浇筑施工过程中对主拱圈应力可靠度影响较大的随机变量为扣索初拉力、主拱圈弹性模量和重度, 扣塔、扣索的弹性模量和重度为不敏感因素。更多>

2025, 25(5): 208-219. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.014

摘要(328) HTML (113) PDF (1794KB) (39)

基于断裂力学的钢-UHPC栓钉焊缝疲劳性能分析与寿命预测

王达, 刘经安, 石佳林, 谭本坤

摘要: 为探究焊缝尺寸对钢-UHPC组合结构栓钉连接件疲劳寿命及破坏模式的影响, 基于ABAQUS软件建立了推出试件的1/4对称有限元模型；针对13、16、19 mm三种栓钉直径的推出试件, 系统分析了焊缝参数(焊缝直径、焊缝高度)与初始疲劳裂纹深度对疲劳性能的影响机理；通过试验数据验证了有限元模型可靠性, 提出了一种融合焊缝尺寸的疲劳寿命预测方法。分析结果表明：路径1上的SWT参数与焊缝直径负相关, 临界平面集中于栓钉焊缝中部；裂纹萌生寿命在路径1和路径3随焊缝直径的增大而延长, 在路径2上则呈相反趋势, 且路径1的裂纹萌生寿命显著低于路径2和路径3, 表明裂纹优先萌生于路径1；栓钉总疲劳寿命随焊缝直径的减小呈先增后减趋势, 当13、16、19 mm栓钉的焊缝直径与栓钉直径的比值分别降为1.15、1.19、1.16时, 破坏模式由路径2向路径1转变, 此时栓钉总疲劳寿命达到峰值, 对应栓钉的最优焊缝直径/栓钉直径组合；路径1的SWT参数与焊缝高度正相关, 而裂纹萌生寿命在路径1随焊缝高度增加而缩短, 在路径2和路径3则延长；当焊缝高度降低时, 裂纹萌生位置由路径1迁移至路径2, 且在低荷载幅值下栓钉的破坏模式同步转变；栓钉总疲劳寿命随焊缝高度增加呈单调递增趋势；初始疲劳裂纹深度的增大导致栓钉总疲劳寿命显著减少。提出的疲劳寿命预测模型量化了焊缝尺寸对疲劳性能的耦合影响, 可为钢-UHPC组合结构中栓钉连接件的优化设计与寿命评估提供理论依据。更多>

2025, 25(5): 220-233. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.015

摘要(1115) HTML (436) PDF (5187KB) (43)

钢管约束超高性能混凝土加固RC墩柱抗震性能

罗霞, 余昕烨, 韦建刚, 杨艳, 杨毅林

摘要: 面向高烈度地震区既有钢筋混凝土(RC)桥墩抗震性能不足的加固需求，提出了一种超高性能混凝土(UHPC)的新型钢管约束加固技术；为探究该新型加固墩柱的抗震性能，以加固类型和初始轴压比为研究参数，拟静力试验研究了5根试件的破坏模式、滞回曲线、骨架曲线及抗震性能指标；以试验结果作为验证依据，建立了能准确模拟钢管约束UHPC加固RC柱滞回性能的有限元模型，继而借助有限元对加固层的UHPC厚度、UHPC强度和钢管厚度进行了参数拓展分析。研究结果表明：RC柱经钢管约束UHPC加固后，塑性铰区减小，且集中于柱脚钢管切缝处；与UHPC增大截面加固法相比，同条件下钢管约束UHPC加固柱的位移延性系数、累计滞回耗能和初始刚度均得到更明显提高，残余变形则减小更为显著；随着初始轴压比在0~0.3范围增大，钢管约束UHPC加固柱的破坏模式、承载力和耗能能力等无明显变化，但位移延性系数和初始刚度有所减小，残余位移趋于增大；提高加固层UHPC的强度，可明显提升加固柱的耗能能力；增加加固层钢管的厚度，则有利于显著减小加固柱的残余位移；增大加固层UHPC的厚度，加固柱的承载力、位移延性系数、累计滞回耗能和初始刚度均有明显提高，同时其残余位移显著减小。以上研究成果可为钢管约束UHPC预防性抗震加固既有RC墩柱的应用奠定理论基础。更多>

2025, 25(5): 234-249. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.016

摘要(876) HTML (316) PDF (7096KB) (38)

全固废煤矸石集料LUHPC外包钢管推移试验与黏结性能

付军, 杨淼, 邱鸿安, 孙钊, 丁庆军, 张高展

摘要: 利用全固废煤矸石集料制备出密度低于2 100 kg·m^-3的轻质超高性能混凝土(LUHPC)，并对LUHPC进行力学性能测试，分析了其损伤本构模型并测得其准静态及动态抗压强度，研究了钢管与外包LUHPC的界面黏结与抗推移性能；按1∶6的比例制备与工程原型结构相同的缩尺模型，并在缩尺形式下进行全固废煤矸石集料LUHPC钢管混凝土推移试验，观察缩尺模型的加载过程和破坏形态，整理了试验数据并绘制了荷载-滑移曲线进行界面抗剪黏结强度分析；采用ABAQUS建立了LUHPC-钢管混凝土有限元模型，通过有限元对试验进行多参数分析。测试结果表明：制备出含全固废煤矸石集料的LUHPC，其准静态加载强度为92.20 MPa，动态抗压强度相比准静态增加13%~40%；通过分析损伤本构模型得出其中峰值应力取109 MPa，应变取3.4×10^-3，弹性模量取37.5 GPa；LUHPC-钢管混凝土中，LUHPC低水胶比胶凝材料提供了较高强度的黏结效应，协同钢纤维有效增强了钢管界面黏结性能，其黏结强度达1.96 MPa，远高于普通混凝土，有利于提升结构的安全性与完整性；通过考虑混凝土塑性损伤和钢材延性损伤的有限元模拟分析，得到推移试件模型加载全过程的荷载-滑移曲线，与试验曲线相吻合；可通过调节LUHPC外包钢管的相关设计参数，提升试件抗推移与黏结性能。更多>

2025, 25(5): 250-262. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.017

摘要(339) HTML (102) PDF (3489KB) (30)

钢-AAUHPC组合桥面板疲劳性能研究

刘彬, 姜磊, 元敏, 刘永健, 蒲北辰

摘要: 为改善正交异性钢桥面板疲劳性能，提高钢-混组合桥面板的综合性能，在正交异性钢桥面板上铺设具有绿色低碳优势的碱激发超高性能混凝土(AAUHPC)，形成钢-AAUHPC组合桥面板；设计开口T肋和闭口U肋2种加劲肋形式的钢-AAUHPC组合桥面板；利用有限元软件ABAQUS建立2种组合桥面板节段模型，分析组合桥面板疲劳性能；研究不同弹性模量、不同加劲肋形式、不同铺装层厚度、不同钢顶板厚度对五类常见的疲劳构造细节疲劳性能的影响；利用S-N曲线法对组合桥面板进行疲劳性能评估。分析结果表明：两类钢-AAUHPC组合桥面板较正交异性钢桥面板疲劳性能均有较大程度改善，在开口T肋组合桥面板中，疲劳应力降幅最大的是疲劳构造细节①，降幅为75.66%，疲劳应力降幅最小的是疲劳构造细节③，降幅为42.88%；在闭口U肋组合桥面板中，疲劳应力降幅最大的是疲劳构造细节④，降幅为68.49%，疲劳应力降幅最小的是疲劳构造细节⑤，降幅为26.92%；AAUHPC层厚度在30 mm的基础上加厚10 mm后，各疲劳构造细节最不利应力均有降低，且基本呈线性关系递减；当钢顶板厚度从18 mm分别减小到16、14 mm后，2种组合桥面板各疲劳构造细节最不利应力均增大，在闭口U肋组合桥面板中，疲劳构造细节②处应力增幅最大，分别为4.30、9.20 MPa，但在疲劳构造细节③、④、⑤处的最不利应力增幅基本可忽略不计；在开口T肋组合桥面板中，疲劳构造细节①处最不利应力增幅最大，分别为3.13、4.08 MPa；采用热点应力对组合桥面板的疲劳性能进行评估，各疲劳构造细节处的应力幅均小于其对应的疲劳截止限。更多>

2025, 25(5): 263-277. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.018

摘要(442) HTML (172) PDF (5471KB) (29)

栓黏混合连接钢-UHPC组合板界面抗剪试验

李聪, 毛庆超, 胡文旭, 陈宝春

摘要: 以连接件类型、栓钉直径及数量等为参数，完成了19个推出试验，测试了界面破坏形态、荷载-滑移曲线、荷载-应变曲线等内容，分析了栓钉与黏结剂的抗剪组合作用与滑移机理，建立了抗剪承载力计算方法和抗剪-滑移预测模型。试验结果表明：栓黏混合连接试件的荷载-滑移曲线大致分为弹性段、黏结失效下降段、弹塑性段和栓钉剪断下降段；在黏结剂失效前，荷载主要由黏结剂承担，栓钉作用较小，该阶段与全黏结剂试件相似；黏结剂失效后，栓钉继续承受荷载作用，其弹塑性阶段及下降段与全栓钉试件相近；破坏模式表现为黏结剂与钢板界面脱黏，沿剪力槽下缘发生撕裂破坏，栓钉均表现为根部剪断；考虑栓钉与黏结剂组合作用，所建立的抗剪承载力计算方法，其计算值与试验值的比值为0.93，方差为0.13，可较为准确地预测栓黏混合连接的抗剪承载力；当栓钉与黏结剂的承载比为2.26~4.91时，栓黏混合连接钢-超高性能混凝土(UHPC)板界面抗剪性能主要由栓钉决定，黏结剂失效后，在不降低抗剪刚度的同时可提供一定的承载力储备；根据栓黏混合连接件抗剪滑移机制所建立的黏结剂失效前的指数函数预测模型和黏结剂失效后的反比例函数预测模型，可供实际工程参考。更多>

2025, 25(5): 278-296. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.019

摘要(765) HTML (263) PDF (21038KB) (54)

钢-FRP复合筋增强FRP管超高性能混凝土组合柱抗震性能

张志文, 葛文杰, ASHRAFAshour, 李胜才, 曹大富

摘要: 为解决结构锈蚀并减小结构残余变形，提出了一种新型的钢-纤维增强复合材料复合筋(SFCB)增强FRP管超高性能混凝土(UHPC-FFT)组合柱，通过拟静力试验和有限元模型研究其抗震性能；探讨了纵筋类型、轴压比、FRP管厚度、管材类型、混凝土类型和配筋率对UHPC-FFT组合柱抗震性能的影响；基于已验证的纤维模型，分析了SFCB的截面含钢率、内芯钢筋屈服强度、外包FRP弹性模量和极限抗拉强度对组合柱抗震性能的影响。研究结果表明：与带钢筋和FRP筋的UHPC-FFT组合柱相比，带SFCB的组合柱的滞回曲线最饱满，承载力和耗能能力最大；当轴压比由0.15提高至0.25时，组合柱的初始刚度和承载力随之提高，但降低了延性和耗能，并增大了残余变形；由于FRP管对UHPC的环向约束能力有限，将FRP管厚度从4 mm增加至6 mm对组合柱的抗震性能影响较为有限；使用抗压强度高、韧性好的UHPC和增大配筋率均可有效提高组合柱的抗震性能；提高内芯钢筋强度可以提高组合柱的承载力、抗变形能力，且不影响延性、初始刚度和刚度退化速率；增大SFCB的外包FRP弹性模量能够提高组合柱的抗震性能，但也会导致组合柱由于外包FRP断裂而过早发生破坏，建议选用弹性模量为55 GPa的FRP。更多>

2025, 25(5): 297-312. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.020

摘要(426) HTML (268) PDF (6676KB) (36)

自然环境下钢管混凝土径向温差作用模式

白永新, 刘永健, 刘江, 王壮, 郭华军

摘要: 为提出适用于自然环境下钢管混凝土界面应力计算的温度作用模式，制作了4个不同走向和倾角的钢管混凝土构件进行温度场试验；基于实测数据建立精确的温度场数值计算有限元模型，采用实测数据分析了各构件不同方向径向温差分布及变化规律，并结合有限元计算结果对径向温差的径向分布和环向分布进行拟合，提出了简化的二维径向温差作用模式，最后对三维温度场、径向温差作用模式和规范竖向温度梯度模式计算的温度变形和应力进行对比。研究结果表明：径向温差的径向和环向分布均具有明显的非线性分布特征，径向正温差主要受太阳辐射强度的影响，而径向负温差同气温骤降相关，实测径向正温差最大值可达23.16 ℃，径向负温差最小值为-10.43 ℃；径向正温差可采用径向幂函数和环向的改进一维高斯分布之积描述，径向负温差分布可用径向幂函数和径向温差最小值之积表征；相较于规范竖向温度梯度，所提出的径向温差作用模式在钢管混凝土温度效应特别是界面温度应力计算方面更加精确，温度作用下界面法向应力最大值可达0.79 MPa，可能导致钢混界面脱黏甚至脱空。提出的钢管混凝土径向温差作用模式能够准确评估温度的不利影响，为钢管混凝土界面设计提供支持。更多>

2025, 25(5): 313-328. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.021

摘要(510) HTML (134) PDF (6610KB) (34)

工字组合梁整体式桥台节点受力性能与刚度计算

黄育凡, 方远威, 吴庆雄, 王渠, 陈洲宇, 陈明森

摘要: 为研究不同桩基类型对工字组合梁整体式桥台节点力学性能的影响规律，以钢筋混凝土(RC)桩、H型钢桩、超高性能混凝土(UHPC)桩3种桩基形式为变量，开展整体式桥台节点足尺模型试验，构建了实体有限元模型，对比分析了节点的受力特性、传力机制与破坏模式，基于力法原理提出了节点刚度计算方法。分析结果表明：采用不同桩基形式的节点试件在整体升温荷载下的纵向变形性能良好，节点破坏形式均是由于桩基破坏而造成节点整体破坏，栓钉均未弯曲或破坏，节点整体性能良好；在截面竖向承载力相同情况下，钢桩的剪切刚度和抗弯刚度最大，钢筋混凝土桩次之，UHPC桩最小；H型钢桩适应纵桥向变形能力和承载力最佳，UHPC桩次之，钢筋混凝土桩最低；桩顶和桥面板梁台界面这2个刚度突变位置是工字组合梁整体式桥台节点设计的关键；对比理论公式与有限元计算，得到温度作用下桥梁纵向变形误差小于2.7%，可用理论公式计算整体桥纵向变形；提出的不同桩基形式的节点刚度计算方法与试验结果误差均小于5%。研究成果为工字组合梁整体式桥台节点精细化设计提供理论支撑。更多>

2025, 25(5): 329-341. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.022

摘要(469) HTML (151) PDF (4881KB) (26)

UHPC-NC-钢板组合桥面板抗正弯性能试验

裴必达, 邹龙腾, 李立峰, 饶正东, 卢杰, 肖勇刚, 邹泽鹏

摘要: 为探究新型UHPC-NC-钢板组合桥面板纵向抗正弯性能，开展了桥面板在纵向正弯矩作用下的抗弯承载能力试验研究，研究了桥面板正弯矩作用下的破坏形态、承载能力、界面滑移特征和应变发展规律，对比了不同规范中UHPC-NC界面抗剪承载能力计算公式，提出了UHPC-NC-钢板组合桥面板抗弯极限承载力计算分析方法。试验结果表明：在达到极限荷载之前，组合桥面板横截面变形符合平截面假定，UHPC-NC-钢板组合桥面板在正弯矩作用下的初裂荷载达161 kN，具有优秀的抗裂性能，UHPC-NC界面和钢板-NC界面的整体相对滑移较小，两者的相对滑移量几乎为0，说明PBL剪力键可以保证钢板和NC层的协同受力，使钢板和NC层的变形保持一致；最终破坏时，UHPC-NC界面脱粘，界面处剪应力集中，导致剪弯段内NC层发生剪切破坏；组合板在发生剪切破坏前，具有侧面45°斜裂缝贯穿NC层、UHPC-NC界面处裂缝横向发展以及UHPC-NC界面脱粘等一系列破坏征兆，且破坏后组合板仍保持较好的延性，NC层和UHPC层脱粘荷载值及极限荷载值分别为753.2和810.0 kN；得到的UHPC-NC-钢板组合桥面板抗正弯极限承载力计算值与试验值吻合度为94%，计算结果略偏安全，可为同类工程的设计提供参考依据。更多>

2025, 25(5): 342-355. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.004

摘要(533) HTML (707) PDF (5670KB) (33)

新型钢-混组合梁负弯矩区抗弯承载力研究

赵秋, 叶俊宇, 张皓

摘要: 为解决传统简支转连续组合梁桥负弯矩区处混凝土桥面板易开裂的问题，提出了一种在主梁翼缘增设开孔钢板的新型构造形式；通过静力试验与有限元模拟相结合的方法，系统研究了该类新型结构形式负弯矩区的受力行为与其裂缝发展规律，并基于试验结果与参数分析数据，建立了相应的抗弯承载力计算方法，提出了针对该新型结构简支转连续组合梁中支座截面的抗弯承载力计算公式。试验结果表明：相较于普通构件，开孔钢板构件的极限承载力提高了71%；在相同荷载作用下，开孔钢板构件的跨中滑移小于普通构件，且外荷载卸载时跨中滑移出现了一定量的回缩，表明开孔钢板在一定程度上提高了结构的延性；在负弯矩加载过程中，开孔钢板构件的裂缝发展速率相较于普通构件较缓，且裂缝数量较少；通过对比理论与试验结果可知，该计算公式可用于预测开孔钢板简支转连续组合梁的极限承载能力；开孔钢板能在很大程度上改善组合梁负弯矩区的极限承载力和抗裂能力，并在一定程度上能提升结构的延性。此项研究能为未来相关构造的设计提供参考。更多>

2025, 25(5): 356-367. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.023

摘要(512) HTML (162) PDF (6336KB) (35)

海洋环境下钢骨混凝土桥墩全寿命轴压性能预测

林钰涵, 陈力波, 邢智权, 陈誉

摘要: 为提升海洋环境下桥梁结构的耐久性和性能预测精度，基于半经验时变腐蚀模型，确定了海洋环境下钢骨混凝土(SRC)桥墩内置钢材的初始腐蚀时间；通过分析海洋环境中钢筋截面面积与屈服强度的时变退化规律，提出了型钢时变腐蚀率及力学性能劣化的量化表征方法；基于时变腐蚀模型的计算结果，设计制作了11个不同服役年限的SRC桥墩试件，通过电化学加速腐蚀试验与轴压性能试验，系统研究了腐蚀损伤后SRC桥墩在轴压作用下的破坏模式和时变性能劣化规律；通过理论分析与推导，提出了海洋环境下SRC桥墩的时变轴压承载力预测公式，并通过试验数据验证了公式的合理性。研究结果表明：保护层厚度显著影响钢材的初始腐蚀时间，钢材性能退化速率受服役时间和腐蚀电流密度共同影响；随着服役周期的延长，SRC桥墩的轴压性能显著退化，全寿命周期内SRC桥墩的极限承载力、变形能力和初始刚度分别下降了54.1%、54.3%和68.2%；极限承载力和初始刚度的劣化拐点出现在20年服役期，而变形能力的劣化拐点则延迟至50年服役期；基于所提出的公式，预测试验桥墩的全寿命轴压承载力的相对误差在6%以内，低于现行各国规范的预测误差，说明综合考虑混凝土开裂与腐蚀钢材约束效应，能够显著提高海洋环境下SRC桥墩全寿命轴压性能的预测精度。更多>

2025, 25(5): 368-384. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.024

摘要(534) HTML (191) PDF (4628KB) (32)

一种考虑波形钢腹板等效剪切变形自由度的新型箱梁单元

李夏元, 万水, 付理想, 陈建兵, 康爱红, 王磊

摘要: 为研究横隔板对波形钢腹板组合箱梁弯曲内力和变形的影响，提出了一种考虑波形钢腹板等效剪切变形自由度的新型箱梁单元(TBT-CSW)；根据波形钢腹板组合箱梁的受力特点和变形协调关系，建立了等效弯曲转角与等效剪切变形的几何关系表达式；针对多室波形钢腹板组合箱形截面边腹板和中腹板弯曲剪力流分布的差异，基于剪切应变能等效原理，提出了波形钢腹板等效剪切变形系数的取值公式；通过最小势能原理，推导了考虑等效弯曲转角和等效剪切变形影响的控制微分方程，并利用其齐次解构造了广义位移(含竖向挠度、波形钢腹板等效剪切变形和等效弯曲转角)的插值函数；基于能量变分原理，开发了一种能考虑端(中)横隔板对波形钢腹板等效剪切变形影响的两节点六自由度箱梁单元，并推导了单元刚度矩阵和等效结点荷载向量；通过算例分析，验证了TBT-CSW梁单元的计算精度和广泛适用性。研究结果表明：与传统TBTS梁单元相比，TBT-CSW梁单元在关键部位的应力计算精度最高提升了30.8%；端横隔板对主梁整体内力和变形的影响较小，但对其周边翼缘板的应力分布具有显著影响；中横隔板的布置则会显著改变主梁截面的局部内力分配，增加结构内部的超静定次数，导致翼缘板顶面和底面的应力发生明显变化，而翼缘板中面应力变化相对较小；随着中横隔板数量的增加，主梁的竖向挠度逐渐减小，但整体内力分布未发生变化。更多>

2025, 25(5): 385-398. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.025

摘要(742) HTML (248) PDF (3498KB) (30)

高性能钢管混凝土叠合构件抗侧向冲击性能

杨晓强, 张远, 朱利国, 赖志超

摘要: 设计制作了4根方形高性能钢管混凝土叠合构件，考虑了C80高强混凝土与超高性能混凝土(UHPC)等不同混凝土类别的影响；采用落锤试验机开展侧向冲击试验，探究了冲击力、变形和能量吸收等关键性能指标；建立与校准有限元模型，并对构件配筋情况、钢管厚度、钢管强度以及轴压比进行了参数分析。研究结果表明：内外混凝土均为UHPC的叠合构件能够应对更大能量的侧向冲击；外包UHPC的叠合构件抗冲击性能明显优于外包C80高强混凝土的叠合构件，其冲击力平台值提高了约10%，而跨中峰值位移与残余变形分别降低了11.2%和21.6%；建立的有限元模型计算获得的冲击力、变形等性能指标与试验基本一致，证明了所建立模型的可靠性；参数分析表明，钢管厚度及强度的增大能显著提高构件的冲击力平台值，降低跨中峰值位移，从而提高构件的抗冲击性能；相对于素混凝土，外包混凝土中钢筋的配置能有效提高构件的抗冲击性能，但在满足最小配筋率后，钢筋数量和直径的进一步增大对构件抗冲击性能的提高影响有限；轴压比在0.1以内对构件的影响较小，但轴压比的进一步增大会显著削弱构件的抗冲击性能，直至发生失稳破坏。所得成果揭示了高性能钢管混凝土叠合构件优异的抗冲击性能，进一步提升了此类构件在大跨高墩桥梁中的应用潜力。更多>

2025, 25(5): 399-413. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.026

摘要(952) HTML (353) PDF (5239KB) (43)

飞鸟式拱桥考虑系杆断索的防连续性垮塌设计

范冰辉, 邹金岐, 陈铿, 陈宝春, 陈康明

摘要: 为提高飞鸟式拱桥在系杆断索下的防连续性垮塌能力，基于强健性设计的备用路径法，结合相关工程案例与研究，提出了三角刚架区、钢管混凝土立柱、带斜压杆式立柱及立柱节点部分简支体系等4种局部加强结构体系；建立LS-DYNA显式动力学断索模拟方法，并基于室内试验数据与仿真结果进行了对比分析和验证；采用该断索模拟方法，对4种结构体系在系杆断索下的动力响应进行仿真，分别对主跨和边跨构件的内力极值进行了比较，并对结构承载力进行验算。研究结果表明：LS-DYNA动力分析法误差较小，适用于系杆拱桥中水平系杆断索的动力响应模拟分析；4种结构体系均有效降低了系杆断索下剩余结构的动力响应，其中钢管混凝土立柱体系对改善边拱肋弯矩和纵梁弯矩的动力响应最为显著，而立柱节点部分简支体系则最有利于降低主拱肋和立柱弯矩的动力响应；将钢管混凝土立柱体系应用于新建飞鸟式拱桥，从结构动力性能和外观协调性上综合效益最佳；将立柱节点部分简支体系应用于既有飞鸟式拱桥的改造，既能改善结构动力性能又能有效防止节点开裂，且施工成本低廉、简便易行，经济性最好，从而为该桥型的强健性设计和改造提供了各自适用、可行的途径。更多>

2025, 25(5): 414-426. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2025.05.027

摘要(600) HTML (207) PDF (3773KB) (35)

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