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2026年 第41卷 第1期
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2026, 41(1): 1-11.
doi: 10.13206/j.gjgS25092201
摘要
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摘要:
波形梁护栏在保障高速公路车辆行驶安全方面发挥着重要作用。然而，由于车辆提速、道路加铺等原因，部分基于旧规范建设的高速公路护栏已不能满足现行规范的防护标准，亟需进行提升改造。为充分利用面向规范设计的旧护栏原有结构，提出套管加高、增设“C”型横梁的提升改造方法。采用HyperMesh和LS-DYNA软件建立三种车辆撞击护栏的动力学仿真模型，系统分析护栏在车辆碰撞过程中的防护效果，包含导向功能、缓冲功能和阻挡功能。研究改造后护栏在不同类型车辆撞击作用下的变形机制与车辆外倾特征，并通过实车碰撞试验进行护栏的安全性能评价。结果显示：试验结果与仿真结果误差小于10%，显示出较高的一致性；提升改造护栏的防护性能满足新规范规定的四级（SB级）的防护要求，显著提升了防撞性能。
波形梁护栏在保障高速公路车辆行驶安全方面发挥着重要作用。然而，由于车辆提速、道路加铺等原因，部分基于旧规范建设的高速公路护栏已不能满足现行规范的防护标准，亟需进行提升改造。为充分利用面向规范设计的旧护栏原有结构，提出套管加高、增设“C”型横梁的提升改造方法。采用HyperMesh和LS-DYNA软件建立三种车辆撞击护栏的动力学仿真模型，系统分析护栏在车辆碰撞过程中的防护效果，包含导向功能、缓冲功能和阻挡功能。研究改造后护栏在不同类型车辆撞击作用下的变形机制与车辆外倾特征，并通过实车碰撞试验进行护栏的安全性能评价。结果显示：试验结果与仿真结果误差小于10%，显示出较高的一致性；提升改造护栏的防护性能满足新规范规定的四级（SB级）的防护要求，显著提升了防撞性能。
2026, 41(1): 12-20.
doi: 10.13206/j.gjgS25072701
摘要:
护栏过渡段在混凝土护栏与钢护栏的连接过渡中起到极为关键的作用。然而，由于传统的混凝土翼墙护栏过渡段存在施工周期长、造价高、改造难度大等问题，需要一种免翼墙的设计来缓解上述问题。为此提出了一种四级（SB级）免翼墙护栏过渡段结构设计。该结构利用三波板与防阻板以及不等间距立柱实现钢护栏与混凝土护栏之间的连接，利用支撑块实现钢护栏与混凝土护栏之间的平滑过渡，从而代替传统翼墙的施工方法。采用HyperMesh与LS-DYNA软件对碰撞模型进行有限元分析，通过足尺实车碰撞试验分别进行了小型客车、中型客车和大型货车与护栏过渡段的碰撞试验，对该结构的阻挡功能、导向功能和缓冲功能进行分析与安全性评估。足尺实车碰撞试验与模拟结果均能满足JTG D81—2017《公路交通安全设施设计规范》的要求且有较好统一性，认为该设计可以满足防撞等级SB级别防护要求，为免翼墙过渡段类型设计提供思路指导。
护栏过渡段在混凝土护栏与钢护栏的连接过渡中起到极为关键的作用。然而，由于传统的混凝土翼墙护栏过渡段存在施工周期长、造价高、改造难度大等问题，需要一种免翼墙的设计来缓解上述问题。为此提出了一种四级（SB级）免翼墙护栏过渡段结构设计。该结构利用三波板与防阻板以及不等间距立柱实现钢护栏与混凝土护栏之间的连接，利用支撑块实现钢护栏与混凝土护栏之间的平滑过渡，从而代替传统翼墙的施工方法。采用HyperMesh与LS-DYNA软件对碰撞模型进行有限元分析，通过足尺实车碰撞试验分别进行了小型客车、中型客车和大型货车与护栏过渡段的碰撞试验，对该结构的阻挡功能、导向功能和缓冲功能进行分析与安全性评估。足尺实车碰撞试验与模拟结果均能满足JTG D81—2017《公路交通安全设施设计规范》的要求且有较好统一性，认为该设计可以满足防撞等级SB级别防护要求，为免翼墙过渡段类型设计提供思路指导。
2026, 41(1): 21-30.
doi: 10.13206/j.gjgS25110502
摘要:
针对传统锚杆延性不足、抗剪性能差的问题，提出采用S32001经济型双相不锈钢开发的高延性锚杆。通过静力拉伸、锚具匹配性试验、节理面双剪切试验及数值模拟，系统研制并分析了其受力机制和剪切变形特征。结果表明：S32001钢锚杆在高强度与高延性协同作用下，剪切承载力较HRB400提高约80%，轴力占比达58.22%，能在大变形条件下保持稳定承载；数值模拟揭示剪切破坏呈拉弯耦合特征，并在节理面附近形成塑性铰。研究验证了S32001钢作为高延性锚杆材料的可行性，为复杂地质条件下边坡稳定控制提供新思路。
针对传统锚杆延性不足、抗剪性能差的问题，提出采用S32001经济型双相不锈钢开发的高延性锚杆。通过静力拉伸、锚具匹配性试验、节理面双剪切试验及数值模拟，系统研制并分析了其受力机制和剪切变形特征。结果表明：S32001钢锚杆在高强度与高延性协同作用下，剪切承载力较HRB400提高约80%，轴力占比达58.22%，能在大变形条件下保持稳定承载；数值模拟揭示剪切破坏呈拉弯耦合特征，并在节理面附近形成塑性铰。研究验证了S32001钢作为高延性锚杆材料的可行性，为复杂地质条件下边坡稳定控制提供新思路。
2026, 41(1): 31-38.
doi: 10.13206/j.gjgS25110201
摘要:
锚杆加固技术被广泛用于边坡工程中的支护结构，但传统锚杆在高陡边坡等复杂工况下难以兼顾高强度与高延性。为此，将孪生诱发塑性钢（TWIP钢）作为承压锚固段材料，引入拉压复合型锚杆体系，研发兼具高承载力与大变形能力的新型锚固结构，并通过拉拔试验，对比分析TWIP钢拉力型锚杆、传统HRB400拉力型锚杆与TWIP/HRB400组合拉压复合型锚杆的力学性能。结果显示，拉压复合型锚杆均发生TWIP钢杆体断裂，极限荷载达260.89~265.82 kN，是HRB400拉力型锚杆的2倍；变形能力上，其极限荷载下位移约207 mm，是HRB400拉力型锚杆的3.25倍、TWIP钢拉力型锚杆的51倍，TWIP钢平行段应变率达53.7%，高延性特性显著；拉压复合型锚杆剪应力分布更合理，承压板处剪应力未达极限黏结强度且无滑移；加载初始阶段荷载主要由承压锚固段承担，位移达80 mm后向受拉锚固段转移，两段协同工作良好。研究成果将为拉压复合型锚杆在复杂岩土工程中的应用提供理论支撑。
锚杆加固技术被广泛用于边坡工程中的支护结构，但传统锚杆在高陡边坡等复杂工况下难以兼顾高强度与高延性。为此，将孪生诱发塑性钢（TWIP钢）作为承压锚固段材料，引入拉压复合型锚杆体系，研发兼具高承载力与大变形能力的新型锚固结构，并通过拉拔试验，对比分析TWIP钢拉力型锚杆、传统HRB400拉力型锚杆与TWIP/HRB400组合拉压复合型锚杆的力学性能。结果显示，拉压复合型锚杆均发生TWIP钢杆体断裂，极限荷载达260.89~265.82 kN，是HRB400拉力型锚杆的2倍；变形能力上，其极限荷载下位移约207 mm，是HRB400拉力型锚杆的3.25倍、TWIP钢拉力型锚杆的51倍，TWIP钢平行段应变率达53.7%，高延性特性显著；拉压复合型锚杆剪应力分布更合理，承压板处剪应力未达极限黏结强度且无滑移；加载初始阶段荷载主要由承压锚固段承担，位移达80 mm后向受拉锚固段转移，两段协同工作良好。研究成果将为拉压复合型锚杆在复杂岩土工程中的应用提供理论支撑。
2026, 41(1): 39-46.
doi: 10.13206/j.gjgS25120301
摘要:
蜂窝结构以轻量化、高吸能优势成为潜在防撞耗能芯材，将其应用在桥墩上可降低桥墩受驳船撞击风险的影响。剪切增强型蜂窝对普通蜂窝的各向压缩性能具有一定的补强有助于减小结构破坏，但目前对其关注较少；且传统设计依赖有限元模拟反复迭代，计算效率偏低。为此，提出了一种基于改进拉丁超立方抽样（LHS）法的平台应力预测模型。首先，通过有限元模拟明确了剪切增强型折纸蜂窝在斜向撞击工况下的性能优势；其次，利用LHS法进行多参数空间均匀抽样，结合有限元计算获取高保真样本数据；进而，引入物理启发式函数，构建了包含壁厚、边长及偏移距离等关键参数的平台应力非线性预测模型；最后，通过随机样本对模型精度进行验证。结果表明，该预测模型的拟合决定系数R2达0.997，外推预测误差控制在10%以内。该研究通过LHS法与近似模型技术的结合，实现了剪切增强型折纸蜂窝平台应力的快速、精准预测，为结构的高效正向设计提供了关键技术支撑。
蜂窝结构以轻量化、高吸能优势成为潜在防撞耗能芯材，将其应用在桥墩上可降低桥墩受驳船撞击风险的影响。剪切增强型蜂窝对普通蜂窝的各向压缩性能具有一定的补强有助于减小结构破坏，但目前对其关注较少；且传统设计依赖有限元模拟反复迭代，计算效率偏低。为此，提出了一种基于改进拉丁超立方抽样（LHS）法的平台应力预测模型。首先，通过有限元模拟明确了剪切增强型折纸蜂窝在斜向撞击工况下的性能优势；其次，利用LHS法进行多参数空间均匀抽样，结合有限元计算获取高保真样本数据；进而，引入物理启发式函数，构建了包含壁厚、边长及偏移距离等关键参数的平台应力非线性预测模型；最后，通过随机样本对模型精度进行验证。结果表明，该预测模型的拟合决定系数R2达0.997，外推预测误差控制在10%以内。该研究通过LHS法与近似模型技术的结合，实现了剪切增强型折纸蜂窝平台应力的快速、精准预测，为结构的高效正向设计提供了关键技术支撑。
2026, 41(1): 47-55.
doi: 10.13206/j.gjgS25112401
摘要:
随着内河航道快速发展，桥梁桥墩防撞问题日益突出。然而，现有防撞结构正向设计方法多依赖有限元迭代试算，应用上存在局限性。为此提出一种基于力-变形-强度的蜂窝防撞结构正向设计方法，充分利用蜂窝结构受压时的稳定变形模式和近似恒定反作用力特性，系统考虑船桥撞击过程中的力与能量指标。在仅掌握桥梁概况、设防船舶及工况参数的条件下，可在初步设计阶段快速确定蜂窝结构布置高度与抗压强度，并通过修正Tresca屈服准则及等效壁厚换算确定蜂窝结构构型参数。通过仿真验算，实现并验证了从桥梁概况直接推导防撞结构设计需求，简化了传统迭代流程。结果表明，该方法设计的蜂窝结构可有效降低撞击力，减少桥墩损伤，并显著提升设计效率，为内河桥梁防撞结构高效设计提供理论与实践指导。
随着内河航道快速发展，桥梁桥墩防撞问题日益突出。然而，现有防撞结构正向设计方法多依赖有限元迭代试算，应用上存在局限性。为此提出一种基于力-变形-强度的蜂窝防撞结构正向设计方法，充分利用蜂窝结构受压时的稳定变形模式和近似恒定反作用力特性，系统考虑船桥撞击过程中的力与能量指标。在仅掌握桥梁概况、设防船舶及工况参数的条件下，可在初步设计阶段快速确定蜂窝结构布置高度与抗压强度，并通过修正Tresca屈服准则及等效壁厚换算确定蜂窝结构构型参数。通过仿真验算，实现并验证了从桥梁概况直接推导防撞结构设计需求，简化了传统迭代流程。结果表明，该方法设计的蜂窝结构可有效降低撞击力，减少桥墩损伤，并显著提升设计效率，为内河桥梁防撞结构高效设计提供理论与实践指导。
2026, 41(1): 56-66.
doi: 10.13206/j.gjgS25112002
摘要:
随着我国内河航道桥梁建设规模扩大，船舶撞击导致的桥墩安全事故频发，蜂窝结构凭借轻质高强、吸能效率高的优势，成为桥梁防撞领域的潜在替代方案。但传统正六边形直蜂窝存在共面性能薄弱的缺陷，船舶斜撞时需额外导向机构，现有折纸蜂窝虽能提升共面强度，却常以牺牲异面强度为代价，难以兼顾实际防撞需求。为此，基于中面偏移法聚焦折纸型蜂窝结构，构建参数化建模体系，区分A、B、C三类构型，明确其三维形态由五类核心参数决定，并重点探究关键参数对结构性能的影响规律。通过有限元仿真对比折纸蜂窝与传统直蜂窝的共、异面抗压性能，同时针对性能较优的构型深入分析参数变化对其力学性能的作用机制。研究发现：B型折纸蜂窝能有效兼顾 “削峰” 与耗能需求，综合性能最优，且特定参数组合可实现结构性能与经济性的平衡。该研究为折纸蜂窝在桥梁防撞领域的参数优化与工程应用提供关键选型依据，对提升内河桥梁桥墩防撞安全性具有重要实践价值。
随着我国内河航道桥梁建设规模扩大，船舶撞击导致的桥墩安全事故频发，蜂窝结构凭借轻质高强、吸能效率高的优势，成为桥梁防撞领域的潜在替代方案。但传统正六边形直蜂窝存在共面性能薄弱的缺陷，船舶斜撞时需额外导向机构，现有折纸蜂窝虽能提升共面强度，却常以牺牲异面强度为代价，难以兼顾实际防撞需求。为此，基于中面偏移法聚焦折纸型蜂窝结构，构建参数化建模体系，区分A、B、C三类构型，明确其三维形态由五类核心参数决定，并重点探究关键参数对结构性能的影响规律。通过有限元仿真对比折纸蜂窝与传统直蜂窝的共、异面抗压性能，同时针对性能较优的构型深入分析参数变化对其力学性能的作用机制。研究发现：B型折纸蜂窝能有效兼顾 “削峰” 与耗能需求，综合性能最优，且特定参数组合可实现结构性能与经济性的平衡。该研究为折纸蜂窝在桥梁防撞领域的参数优化与工程应用提供关键选型依据，对提升内河桥梁桥墩防撞安全性具有重要实践价值。
2026, 41(1): 67-71.
doi: 10.13206/j.gjgS25120725
摘要:
对设有钢筋混凝土楼板的多层框架这样一种应用场景下的框架柱发生平面外的弯扭屈曲时的等效弯矩系数取值进行分析，这种框架柱的特点是可发生侧移，但上下端的扭转角为0。利用精确的总势能原理推导了平衡微分方程和边界条件，分析模型中引入了柱顶的平面外侧移刚度，并将其弹性能纳入总势能。推导发现，两端弯曲简支和扭转角等于零，将迫使柱顶侧移等于0，使简化后的总势能表达式中并不出现柱顶侧移弹簧项，从而验证了侧移刚度对框架柱单纯受弯时的平面外稳定没有影响。取三项正弦函数作为试解函数代入简化后的总势能得到了等效弯矩系数，并给出了屈曲波形。分析得到该等效弯矩系数与框架柱不发生侧移屈曲时的等效弯矩系数相同，最后通过有限元分析的屈曲结果和早期的研究成果辅助论证了该结论的正确性。
对设有钢筋混凝土楼板的多层框架这样一种应用场景下的框架柱发生平面外的弯扭屈曲时的等效弯矩系数取值进行分析，这种框架柱的特点是可发生侧移，但上下端的扭转角为0。利用精确的总势能原理推导了平衡微分方程和边界条件，分析模型中引入了柱顶的平面外侧移刚度，并将其弹性能纳入总势能。推导发现，两端弯曲简支和扭转角等于零，将迫使柱顶侧移等于0，使简化后的总势能表达式中并不出现柱顶侧移弹簧项，从而验证了侧移刚度对框架柱单纯受弯时的平面外稳定没有影响。取三项正弦函数作为试解函数代入简化后的总势能得到了等效弯矩系数，并给出了屈曲波形。分析得到该等效弯矩系数与框架柱不发生侧移屈曲时的等效弯矩系数相同，最后通过有限元分析的屈曲结果和早期的研究成果辅助论证了该结论的正确性。
