重庆交通大学学报（自然科学版）

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新材料桥面板人行悬索桥力学性能分析及评价

张彦玲1，李一凡1，程艺1，崔春雷2

2025, 44(9): 1-7. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.01

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新材料的应用会使人行桥力学性能与采用传统混凝土或钢材时发生改变，以某人行悬索桥为工程背景，采用Midas/Civil建立有限元模型，根据不同的对比工况，将原桥中的玻璃桥面板分别替换为CFRP、GFRP和复合混凝土桥面板，通过有限元对局部及桥梁整体静力性能、自振特性和人致振动响应及行人舒适度进行了对比分析和综合评价。结果表明：对于局部面板体系和桥梁整体，采用CFRP板均具有最优的静力效应，各阶竖向和横向频率也最大；单人在跨中产生激励时，在采用CFRP板时横向和竖向加速度极值最小，行人舒适度最高；CFRP板可用最小质量实现对桥梁刚度的最大贡献性能最优，GFRP板次之，但考虑到经济因素，GFRP板的适用性更好。

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基于改进GRU的桥梁监测系统通道缺失数据恢复

常军，钟紫婷，刘晨光

2025, 44(9): 10-18. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.02

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桥梁健康监测系统中，因传感器故障和外界环境干扰导致的数据丢失严重影响监测系统的可靠性。目前数据恢复方法集中于恢复通道部分缺失数据的问题，而对恢复整个通道缺失数据问题关注较少。为此，对GRU神经网络进行改进，用于恢复整个通道缺失数据，提高数据恢复精度。首先，构建改进的GRU模型，其以降噪自编码模型为基础构架，利用门控循环神经网络代替全连接层，学习不同数据间的时空相关性，同时加入注意力机制和掩码机制，加强对缺失位置的关注程度，提高数据恢复的准确性。其次，构造数据训练模型，人为构造每个通道连续缺失数据作为模型输入，相应完整数据作为输出，提高模型对缺失位置机制的学习能力。最后，恢复整个通道缺失数据，用评价指标评价数据恢复效果，并进行模态分析。通过数值模拟和实桥监测数据验证了方法的准确性，实桥中的应用结果表明：与已有模型相比，该方法数据恢复精度提高，平均绝对误差降低了21.8%，均方根误差降低了42.7%，模型拟合能力提高了 9.1%。

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基于点云模型的斜拉索索长测量方法

谢晓旺1，杨杰1，刘明东1，吴岳1，朱彦洁2

2025, 44(9): 19-25. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.03

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三维激光扫描与点云处理技术的进步，推动了基于点云的结构尺寸测量在桥梁工程的应用。为了高效获取斜拉索索长以支持检测维护，研发了一种基于点云模型的斜拉索索长的测量方法。该方法通过高精度三维激光扫描获取斜拉索的三维点云模型，并自动识别并精确计算索长；将点云模型离散化为多个切段，计算各切段中心坐标，并以此作为索线形坐标，结合现场尺量及设计数据，即可计算斜拉索总长；最后在夷陵长江大桥进行了试验。研究结果表明：斜拉索截面误差均小于1%，该测量方法可快速准确获取索长，为桥梁健康监测提供支持。

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基于三维点云的桥梁预制钢箱梁制造质量评估

吴志刚1，徐畅2，殷亮1，车平3，熊文2

2025, 44(9): 26-33. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.04

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钢结构相比混凝土结构具有强度高、施工周期短、低碳环保等优势，因而在大型桥梁等基础设施项目中得到日益广泛的应用。为确保结构性能，需在安装前对钢构件的制造质量进行精准评估。然而，现阶段此类检测仍高度依赖人工操作，存在场地占用大、检测效率低等问题。采用三维激光扫描技术，基于高精度三维点云模型开展预制构件制造质量的检测与评估研究。首先，针对预制梁场的复杂环境，提出了三维激光扫描测站选位的优化原则及现场实施方法；随后，对采集的点云数据进行配准、去噪和下采样等预处理操作，以提升数据质量和处理效率；最后，基于Alpha Shape算法、随机抽样一致性算法和主成分分析算法，提出了空间几何尺寸和表面平整度的自动检测与评估方法。该方法在“深中通道”工程中标准钢箱梁上成功应用，结果表明: 三维激光扫描和三维点云模型可以为预制构件制造质量的评估提供有力支撑，所提出的检测方法具有自动化程度好、效率高、结果可视化等优势，能够有效辅助检测人员开展预制构件的制造质量控制与管理工作。

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隧道洞口危岩冲击河砂垫层试验及SPH-FEM仿真

王星1,2，来显杰1,2，黄帅1,2，聂亚伟1,2，胡朝霞3

2025, 44(9): 34-41. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.05

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在考虑缓冲行程理念下提出了河砂垫层棚洞设计方案，依托某隧道工程洞口危岩落石灾害，构建了室内试验模型，建立了SPH-FEM耦合算法的棚洞计算模型。研究结果表明：相较于传统砂土垫层，河砂垫层棚洞顶板中心测点应力峰值降幅达42.52%，立柱压应力峰值降幅达65.77%，落石加速度峰值降幅达56.84%；相较于砂土垫层，河砂垫层下落球冲击坑深度由28.54 mm增加至58.24 mm，增幅达50.99%，河砂垫层情况下落石的冲击侵彻缓冲行程远高于砂土垫层，以此提升了河砂垫层棚洞耗能减震效果；再次构建实际尺寸棚洞结构模型，当铺设河砂垫层后顶板腹部单元应力峰值降幅达53.41%，顶板腹部单元位移峰值降幅34.44%，落石加速度峰值降幅达55.41%。

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基于多目标优化的泥岩隧道锚蠕变参数反演

刘春成1，陈梦海2，赵宁雨2，蒋海飞2，徐昆杰3

2025, 44(9): 42-49. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.06

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针对传统室内外岩石力学试验方法难以准确获取泥岩地层隧道式锚碇围岩宏观蠕变参数，进而影响工程长期稳定性评估的问题，提出了基于改进伯格斯非线性黏塑性模型(Bugers-NVPB)的参数反演方法。通过构建反向传播神经网络(BPNN)建立了泥岩蠕变参数与锚塞体位移的数学映射，结合非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行多目标优化反演，并依托实际工程验证了该方法的有效性。研究结果表明：采用反演所得Bugers-NVPB参数进行数值模拟时，锚塞体前锚面、中段顶部和后锚面位移曲线与1∶10原位试验十分接近。该方法不仅证实了Bugers-NVPB模型对泥岩地层隧道式锚碇长期稳定性模拟的有效性，同时验证了NSGA-Ⅱ算法反演参数的工程适用性。

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基于几何语义的隧道衬砌结构二三维一体参数化设计

齐成龙

2025, 44(9): 50-58. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.07

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为提高铁路山岭隧道衬砌结构BIM建模效率及其参数化模型的通用性，并解决其内置几何约束表征对二次开发参数化衬砌结构建模的限制问题，基于几何语义对铁路山岭隧道衬砌结构参数化建模进行研究，在二、三维环境下分别发展铁路衬砌结构参数化建模算法，开发具备二维线框图实时展示及XML结果输出功能的衬砌横断面设计软件，并通过国产BIMBase平台二次开发形成铁路山岭隧道衬砌BIM设计软件。研究结果表明：基于几何语义对铁路隧道衬砌结构断面轮廓进行分解，确定分段形式下的断面轮廓参数关系，提出一种断面轮廓参数化设计算法；基于RapidXML工具包和Win32 API开发衬砌横断面设计软件，实现二维环境下的断面轮廓交互式反馈设计；基于国产BIMBase几何引擎开发三维设计软件，验证横断面设计软件及参数化算法的有效性；提出的参数化算法不受几何引擎内置约束表征的限制，可直接绘制断面轮廓，同时满足衬砌结构二、三维设计需求，提高铁路隧道衬砌结构参数化设计的通用性。

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考虑因子偏依赖量的高速公路严重交通事故特征推理

翟长旭1,2，朱军功1,2，徐迎豪3，王涛1,2，覃文文4

2025, 44(9): 59-66. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.08

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为从全局视角推理高速公路严交通重事故特征，基于西南地区某城市高速公路开通10年以来的历史事故数据，运用线性规划方法将不同严重等级事故纳入统一研究体系，利用机器学习因子偏依赖量分析方法从全局视角模拟事故因素与事故严重度之间的条件依赖关系，推理严重交通事故的因子特征。研究结果表明：事故时间、车辆类型、事故形态、事故位置与天气情况是诱发严重事故的重要特征；事故时间、事故位置、驾驶人驾龄与事故严重度间存在明显的非线性关系，严重事故的时间特征是05:00时和08:00时，涉事车辆类型特征是货车，事故形态特征是追尾，事故位置特征是高速公路里程的60~80 km区段，天气特征是阴天，驾驶人驾龄特征是不足1年，路段类型特征是隧道。

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运煤铁路隧道过车实时环境状态监测系统设计

刘尊民，撒占友，李宝刚

2025, 44(9): 67-73. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.09

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运煤列车进入隧道会引起隧道内风流紊乱，造成煤炭扬尘或撒落。设计可靠的运煤铁路隧道过车环境监测系统，实时监测隧道内风场和扬尘变化规律，对制定高效的控制扬尘和减少煤炭资源撒落措施具有重要的意义。根据应用需求，利用千兆以太网和4G网络进行组网，实现了一种铁路隧道环境信息监测系统，完成了整体方案设计和网络架构；研制了数采且支持基于以太网数传接口的控制柜，满足了频率10 Hz的信号采集需求；开发了现场工控机实时存储程序和基于阿里云平台的上位机监测软件，并应用于工程现场，实现了数据本地存储和远程监测功能，通过对过车时风流运移和扬尘污染基本规律进行分析，得到了列车通过时风场和粉尘信号的基本变换规律。现场应用表明：系统运行稳定可靠，满足工程应用需求，系统的应用可为运煤隧道粉尘抑制提供数据支持。

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基于动态需求和资源共享的逆向物流车辆路径问题

杨晓华，王勇，苟梦圆，罗思妤，朱利

2025, 44(9): 74-83. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.10

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针对逆向物流车辆路径优化研究与动态客户需求处理和车辆共享调度相结合方面存在的不足，提出了运输资源共享和动态插入策略，研究了基于动态需求和资源共享的逆向物流车辆路径优化问题。首先，构建以逆向物流运营成本和收集车辆使用数最小化的双目标优化模型；其次，设计了一种结合多目标粒子群算法和禁忌搜索算法的混合启发式算法（MOPSO-TS）求解模型，通过与NSGA-Ⅱ、MOGA和MOACO等算法进行比较分析，验证了模型和算法的有效性；最后，结合重庆市实际案例，对比分析了优化前后的各项运营指标。结果表明，所提出的模型和算法可以有效降低逆向物流的运营总成本和收集车辆使用数。研究结果可为基于动态需求和资源共享的逆向物流车辆路径优化提供方法借鉴，并为构建高效率低成本的逆向物流网络提供决策支持。

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融合多任务学习的MobileViT网络道路缺陷检测模型

刘云飞1，李爽1，马健霄2

2025, 44(9): 84-92. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.11

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随着深度学习技术在计算机视觉领域的广泛应用，基于深度学习的道路缺陷检测技术取得了显著进展。针对现有方法在处理复杂道路场景时，检测精度不足、漏检率高和小目标检测困难等问题，提出了一种创新的多任务学习道路缺陷检测模型(MTL-RDD)，通过同时优化目标检测和语义分割任务来提升检测性能。该模型采用基于Transformer的轻量化MobileViT结构作为主干网络，实现高效特征提取，并通过GELAN结构实现多尺度信息融合，有效降低推理耗时。通过分割任务的精细化监督，MTL-RDD增强了模型的鲁棒性和泛化能力，尤其在复杂场景中展现出卓越的表现。实验结果表明：MTL-RDD在平均精度mAP@0.5-0.95和mAP@0.5指标上较YOLOv8-s分别提升了2.9%和3.5%，在精度、速度和小目标检测方面均优于现有主流方法。提出的检测模型为道路缺陷检测领域提供了更为精准和高效的解决方案。

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基于多板交通标牌的驾驶人综合认知体系模型

邓超1, 2，曾颖瑄1

2025, 44(9): 93-101. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.12

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驾驶人在高速公路阅读交通标牌的反应时间是决定高速公路设置交通标牌数量及信息容量的关键因素。基于排队网络-理性思维自适应控制理论(QN-ACTR)，构建了认知计算模型，通过量化预测单/多交通标牌的阅读反应时间，解析了驾驶经验对响应性能的调节机制；建立融合交通标牌筛选规则的产生式系统，搭建QN-ACTR模型与TORCS驾驶模拟器联合实验平台，提出并验证了3种驾驶人视觉搜索与响应策略假设，采用并行双任务实验数据验证了该模型的有效性。研究结果表明：该模型能精确预测不同交通标牌数量及路名信息量下的反应时间变化，平均绝对百分比误差(EMAP)为2.47%，均方根误差(ERMS)为0.06 s。

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锤形变化影响下重锤破礁的规律研究

阿比尔的1，谭松1，刘明维1，陈昌斌2，杜健如2，韩亚峰1

2025, 44(9): 102-109. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.13

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随着“生态优先、绿色发展”理念的深入，生态影响较小的水下重锤凿岩技术在航道建设中得到应用。但由于不同工程重锤的锤形差异大，锤形变化对破礁效率影响不同，这就制约了重锤凿岩技术的推广。针对不同锤形下超大吨位重锤的破礁侵彻规律问题，通过现场重锤破礁试验研究，分析了不同落距下水下重锤的运动规律，并基于3DEC离散元建立了不同锤形重锤冲击下的礁石动力响应计算模型，分析了锤形变化影响下重锤破礁规律。研究结果表明：考虑拉阻力和水阻力的重锤侵彻动力响应模型能较好地模拟水下重锤破礁过程；在圆形重锤冲击下，礁石最大应力是其他锤形的1.16~1.75倍，子弹形重锤侵彻效果最佳；当落距小于13 m时，圆形重锤的单次破碎体积最大，当落距超过13 m时，子弹形重锤的破碎体积最大。

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基于水冷系统的早龄期侧墙温度控制与影响因素分析

陈春超1,2，陈士海2，陈建福3，张瀚武4，罗小峰5

2025, 44(9): 110-120. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.14

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为了探究冷却管系统对大体积混凝土侧墙早龄期温度场的影响，降低早龄期侧墙的开裂风险，构建了考虑混凝土性态变化与冷却管作用的热流耦合模型。在此基础上，利用Comsol Multiphysics软件进行模型二次开发，求解冷却管作用下早龄期侧墙的温度场，并借助侧墙早龄期温度监测验证模型的可靠性，最后分析了水温、流量、管距、导热系数等冷却管参数对早龄期侧墙温度场的影响。研究结果表明：热流耦合模型的计算结果与实测值相差较小，计算结果是可靠的；冷却水温度沿水流方向逐渐升高，冷却管应定时转换水流方向以提高降温效率；冷却管附近区域的温差随龄期的增大呈先增大后减小的变化趋势，并在温峰龄期达到最大值；降低水温、增大流量与导热系数均能降低早龄期侧墙的温度峰值与降温速率，但是会增大冷却管附近区域的温差，当流量大于0.6 m3/h时，增大流量对温度场无显著影响，减小管距能降低早龄期侧墙的温度峰值、降温速率与温差。在实际工程中，应严格控制冷却管的水温，将冷却管的间距控制在100 cm以下，保证冷却水流量不低于0.6 m3/h，并建议采用PVC管作为冷却管，这不仅可以降低侧墙的温度峰值与冷却管周围的温度梯度，还能降低冷却管的成本。

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输水管道腐蚀机理及防腐研究进展

汪魁1，石一超1，赵明阶1,2，刘鹏3，朱邻臣1

2025, 44(9): 121-130. DOI: 10.3969/j.issn.1674-0696.2025.09.15

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长距离输水管道是水资源调配工程中的核心组成部分，输水管道的腐蚀行为对于水资源输送和供应系统的可靠性至关重要，旨在梳理现有输水管道腐蚀行为及其防腐措施研究的相关成果，为长距离输水管道防腐研究提供思路。通过深入总结化学环境、流体特性和材料性能3种因素对于输水管道腐蚀的影响，分析电化学腐蚀、化学腐蚀和微生物腐蚀的不同腐蚀机理，探讨了防腐涂层、阴极保护和管道材料3种常用防腐手段的适用性。最后，对输水管道腐蚀行为及防腐措施相关研究进行了展望。现有研究表明：关于输水管道腐蚀因素及行为的研究多集中于强腐蚀介质下的单一腐蚀形式，有必要进一步开展多影响因素下不同腐蚀行为的腐蚀机理研究，同时探索更加经济实用的防腐措施。

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