Research and Trend Analysis of Bridgehead Jumps Disease Based on Knowledge Graph
To systematically examine the current development trends and research directions in the field of bridgehead jumps, we selected “Bridgehead Jumps” as the key term and conducted in-depth visual analysis using CiteSpace V literature analysis software on a dataset comprising 2252 documents collected from the CNKI China National Knowledge Infrastructure between 2003 and 2023. Our findings vividly present several key aspects: 1) Bridge abutment scour research has experienced three stages: a slow development phase, a period of rapid growth, and a subsequent decline. Despite the relatively late start in this field, bridge abutment scour research in China has flourished over the past two decades and is currently in a phase of stable decline. 2) Scholars such as Sun Jun and Li Wei emerge as core researchers in this field, each having published five or more documents. In the realm of bridgehead jumps research, institutions like the Heilongjiang Highway Survey and Design Institute, Xingtai Road and Bridge Construction General Company, China Highway Engineering Consulting Group Co., Ltd., and the Fourth Engineering Department of Longjian Road and Bridge Co., Ltd. demonstrate significant leadership compared to others. However, there is a notable disparity in document publication among institutions, and the connection between practical construction and academia appears insufficiently robust. 3) In recent years, bridgehead jumps research has predominantly focused on aspects such as “optimized layout” and “numerical simulation,” with integration and scour causes emerging as focal points for in-depth exploration. Our comprehensive study results systematically outline the achievements and research hotspots in this field, providing scholars with valuable references to track the latest research and anticipate future developments.
CiteSpace
桥头跳车是指由于公路桥头及伸缩缝(桥头引道)处的不同沉降或伸缩缝破坏而导致路面出现台阶,从而在车辆通过时产生跳跃的现象。高速公路上桥头跳车现象十分普遍,它严重影响了行车的舒适性和安全性,因此,在施工过程中必须对其进行控制。预防桥头跳车的关键在于降低路桥结合部位的不均匀沉降,将沉降量控制在标准范围内,以确保路桥结合部位的平稳过渡。鉴于此,我们对公路工程中桥头跳车的联合防治技术展开了研究,主要从地基、路堤和路面三个方面对桥头跳车防治技术进行了
桥头跳车是公路桥梁研究中的重要议题。在路面台背回填处出现不同程度的沉降和断裂(通常为10至30厘米,甚至更多达60厘米),导致车辆通过时产生跳跃和冲击,给桥梁结构和路面增加额外的冲击荷载,给驾驶员和乘客带来颠簸和不适感,甚至可能导致车辆急剧减速,严重时可能引发交通事故(尤其是车辆机械故障)。因此,桥头跳车问题已经成为高级公路工程质量和成本的重要影响因素
引发桥头跳车的主要原因涵盖了不均匀沉降、刚度转变以及车速和车辆抗振性等因素
目前,尽管针对桥头跳车的研究已经相当成熟且内容丰富,但对近20年关于桥头跳车的整体研究仍然存在不足,缺乏系统的定量分析。针对这一情况,我们使用CiteSpace文献计量分析软件,对近20年来国内学者在桥头跳车领域的研究成果进行了数据可视化分析。通过区别以往对桥头跳车研究的分析方向,我们旨在具体量化本领域研究的发展历程、热点变迁,并预测未来研究的方向。这一分析将为桥头跳车领域未来的研究提供重要参考。目前,国内相关学者在“桥头跳车”领域发表了一系列的相关性文章,如王巍等
自2006年引入CiteSpace以来,国内各学科领域纷纷采用可视化分析方法研究和分析其知识热点。可视化分析是指利用相关计量软件挖掘文本数据信息,识别研究领域中的热点问题,运用科学计量算法,以及绘制简明的图谱等手段,对特定领域的知识走向进行定向分析。这种方法具有重要的知识导向作用
为了深入研究“桥头跳车”问题,以及该领域的热点问题,我们利用中国知网数据库(CNKI)作为论文数据来源。我们以“桥头跳车”为主题,在2003年至2023年的检索区间内进行检索。截止到2024年2月3日的检索中,我们共获得2693条相关文献。在进一步整理、分类以及排除重复文献、书评和信息报道后,我们得到了2482条相关文献。这些文献将为我们深入研究该领域的发展趋势提供重要的数据基础。
本研究使用CiteSpace V对所得的2482篇基础文献进行了分析。鉴于CNKI仅限于处理作者与机构的合作网络分析以及关键词共现分析,因此,我们主要将通过各个知识图谱进行分析。我们的目标是通过对知识图谱的分析,探索学科内作者与机构之间的关系,并基于关键词的共现程度来评估学科的当前发展趋势和研究热点。
科学知识图谱是一种新兴的计量学引文分析方法,其研究对象为知识领域,旨在直观揭示科学知识结构和规律,并探索其发展过程与结构之间的关系。CiteSpace是一款基于Java开发的文献计量软件,它通过可视化图谱展示深度挖掘的科学领域知识结构。该软件目前主要用于进行知识图谱研究综述,探索知识领域的热点、动态、前沿以及发展趋势等。尽管最初主要应用于教育学、管理学等领域,但近年来,随着跨学科交叉的趋势增加,其应用范围开始扩展至城乡规划、建筑等学科领域。
LLR对数似然算法用于衡量聚类的紧密程度,而Ochiia相似系数则可展示文本之间的共现率。
A,B则代表着出现关键词的频次,
代表其中的共现频率,再由于三角函数的基本定律,当Cos(A,B) = 0时,则代表着A和B关联度为零,当Cos(A,B) = 1时,代表A和B的相关联度大
利用中国知网数据库(CNKI),本文以关键词“桥头跳车”进行文献检索,旨在深度探讨学者们在该领域的最新研究成果和关注焦点。经过对重复文献的筛选,从2003年2月到2023年2月的文献中选取出共计2482篇作为研究对象。图
序号 |
发文数量/篇 |
作者 |
1 |
5 |
孙筠 |
2 |
4 |
李威 |
3 |
3 |
项怡强 |
4 |
3 |
张厚强 |
5 |
3 |
张婷婷 |
6 |
3 |
金福根 |
根据
1) 2003~2009年:快速增长时期。在这段时间内,桥头跳车研究的文献数量呈现出整体增加的趋势,反映了该领域的快速发展。
2) 2009~2015年:发展缓慢时期。在这一阶段,桥头跳车研究逐年下降。这可能是因为这段时间内我国在高速公路和公路建设方面的问题不再那么突出,导致相关文献数量逐渐减少。
3) 2018~2023年:发展大幅减少时期。在这段时间内,桥头跳车研究的文献数量整体下滑,表明我国公路工程相关研究进入了一个稳定发展的阶段。
经过可视化分析,于是对有关桥头跳车研究领域的学者的相关文献发表及其相关的学术联系进行了较为透彻的探究。在
具体来说,
通过对
总的来看,我国桥头跳车研究大多数学者仍处在较为分散的状态。这预示着桥头跳车合作关系网络未来还有继续发展的合作空间。
首先,我们对从检索得到的2482条文献进行了可视化机构网络分析。在此分析中,我们将节点类型设定为“Institution”,检索区间选取了2003年至2023年,时间切片为每年一次,阈值设置为Top 50,即每个时间切片中排名前50的机构。随后,我们进行了可视化分析,并调整显示仅包含发表量达到或超过5篇的机构。最终,我们得到了桥头跳车发文机构的图谱,具体展示如
序号 |
频次 |
机构 |
1 |
12 |
黑龙江省公路勘察设计院 |
2 |
12 |
邢台路桥建设总公司 |
3 |
7 |
中国公路工程咨询集团有限公司 |
4 |
6 |
龙建路桥股份有限公司第四工程处 |
5 |
6 |
江苏省交通科学研究院股份有限公司 |
6 |
5 |
长安大学公路学院 |
7 |
5 |
衡水公路工程总公司 |
8 |
5 |
武汉理工大学交通学院 |
9 |
5 |
黑龙江农垦建工路桥有限公司 |
通过分析
具体来看,黑龙江省公路勘察设计院和邢台路桥建设总公司形成了一家独大的局面,其次是中国公路工程咨询集团有限公司和龙建路桥股份有限公司第四工程处的发文量紧跟其后。这表明在国内桥头跳车的研究中,主要集中在实际施工建设过程中,大多数发文机构为建筑公司。然而,在高等院校方面,只有长安大学在攻克桥头跳车的理论性研究上起到了引领作用。
综上所述,国内各机构在桥头跳车研究中,不论是在理论研究层面还是设计实践层面,仍然需要加强团队之间的合作,以促进我国在桥头跳车领域取得更为突破性的发展。
一般来说,一篇学术文献中的关键词往往是相互关联的。通过关键词共现分析,我们可以了解学科领域内的重要研究方向,以及随时间逐步演化和发展的情况。此外,这种分析方法还能够直观地展示不同时间段内的研究热点、分析角度以及采用的研究方法的变化。在这个过程中,我们可以利用CiteSpace等工具,将时间切片定为1年,并设定Top N = 50来生成关键词的知识网络图谱。在这样的通过观察网络线颜色的变化,我们可以了解研究领域的新旧情况,因为图谱中,网络线的颜色通常反映了该连接首次被引用的时间。这一观察方法为我们提供了深入探讨领域演进过程的机会。下
通过
序号 |
关键词 |
频次 |
中心度 |
1 |
桥头跳车 |
1405 |
1.02 |
2 |
防治措施 |
296 |
0.09 |
3 |
公路 |
159 |
0.06 |
4 |
原因 |
152 |
0.06 |
5 |
高速公路 |
138 |
0.08 |
6 |
原因分析 |
131 |
0.03 |
7 |
施工技术 |
131 |
0.07 |
8 |
防治 |
118 |
0.02 |
9 |
跳车 |
102 |
0.04 |
10 |
沉降 |
96 |
0.08 |
根据
通过CiteSpace进行聚类分析,并使用LLR对数似然算法,可以评估桥头跳车领域研究的结构紧密程度,并确定研究热点。利用CiteSpace V采用快速聚类方法提取关键词,并通过调整阈值生成知识图谱,如
聚类号 |
节点数 |
紧密程度 |
平均年份 |
TOP terms (重要关键词) |
0#桥头跳车 |
83 |
0.848 |
2011 |
道路工程(167.59);数值计算(57.9);跳车(32.1);桥梁(29.51) |
1#防治措施 |
63 |
0.855 |
2012 |
相防治(67.12);措施(44.04);水压力(39.18);海底隧道(38.51) |
2#公路 |
61 |
0.891 |
2012 |
公路(75.77);桥梁(70.94);动力响应(68.68);交通公路(46.2); |
3#原因 |
60 |
0.862 |
2010 |
导致原因(141);临界值(101.83);桥梁隧道(69.91);高海拔(66.98,1.0E−4);现场模型试验(58,1.0E−4) |
4#高速公路 |
59 |
0.845 |
2012 |
高速(168.87);应力路径(69.59);修复办法(64.68);相对密实度(64.68,1.0E−4);沉降(40.07,1.0E−4) |
5#原因分析 |
54 |
0.878 |
2012 |
分析(121.59);地裂缝(84.03);地表沉降(33.64);土压力(33.09,1.0E−4);列车荷载(22.24,1.0E−4) |
6#施工技术 |
51 |
0.874 |
2011 |
施工(66.98);衬砌结构(40.47);软岩(35.61);逆断层(33.15) |
7#防治 |
48 |
0.785 |
2011 |
防治措施(171.33);跳车防治(28.83);防止措施(28.83) |
利用Citespace软件的Burst detection功能可以发现在某一特定时间段内突然大量使用的关键词。在进行关键词突现分析时,根据本研究20年的研究情况,我们将突现词的最小持续时间设定为3年,在其他设置均采用默认值的情况下,共检测到7个突现词。我们整理了这些突现关键词的强度、出现年份、结束年份以及持续时间,并列于
序号 |
关键词 |
强度 |
出现年份 |
结束年份 |
持续时间 |
1 |
路桥 |
6.44 |
2001 |
2005 |
5年 |
2 |
跳车原因 |
6.62 |
2003 |
2008 |
6年 |
3 |
路桥过渡 |
6.21 |
2003 |
2007 |
5年 |
4 |
一体化 |
7.32 |
2004 |
2012 |
9年 |
5 |
关键技术 |
6.18 |
2006 |
2010 |
5年 |
6 |
道桥施工 |
7.73 |
2008 |
2011 |
4年 |
7 |
桥头沉降 |
7.05 |
2010 |
2013 |
4年 |
8 |
农村公路 |
11.25 |
2012 |
2015 |
4年 |
9 |
城市桥梁 |
5.15 |
2015 |
2018 |
4年 |
10 |
数值模拟 |
5.68 |
2017 |
2019 |
3年 |
11 |
优化排布 |
5.11 |
2019 |
2023 |
4年 |
因此,随着这一研究方向的兴起,相关的桥头跳车模型试验也随之应运而生。这些试验能够验证数值模拟的准确性,同时为优化排布提供实验数据支持。综合而言,数值模拟、优化排布和桥头跳车模型试验的结合,为解决我国公路桥梁领域的挑战提供了全方位的技术支持。
本文基于CNKI数据库,对2003~2023年桥头跳车的文献进行了知识图谱结构分析,分别从文献历年发文量,文献作者群体,机构合作,及关键词等方面进行了详细的阐述,具体可得出以下几点结论。
1) 目前,国内桥头跳车研究的发展相对于早期较为缓慢。机构之间的联系相对较少,机构发文量出现严重的两级分化现象。实际施工方与高校之间的联系也并不够紧密,这可能限制理论与实践的有效结合,影响研究成果的应用和推广。因此,未来可以通过加强不同机构之间的合作与交流,以及促进实际施工方与学术界之间的互动,来推动桥头跳车研究领域的进一步发展。
2) 近年来,桥头跳车研究的热点集中在“优化排布”和“数值模拟”等方面。例如:已有多位研究学者选用ADINA软件通过模型建立分析道路沉降和应力状态等相关问题,选用有限差分软件FLAC3D建立地基模型分析沉降以及沉降速率方面的不同,通过数值模拟建模分析深入探讨了一体化和跳车原因等关键方面,加强公路桥梁情况的深刻认知和提高模型建立的高精度。因此,在研究此方向时,可以加强两者间的应用内。将有助于加速解决桥头跳车问题的关键挑战,提高公路桥梁的安全性和可靠性。
3) 对于以后的发展,桥头跳车学科领域的发展,除了现有泡沫混凝土等材料,其他新型材料的开发应用在桥头跳车问题上也可作为将来的研究方向,究取决于对。为了更好地推动该领域的发展,需要建立更紧密的合作网络,以促进知识共享、技术交流和研究成果的应用。减少桥梁或通道的使用年限,以及车辆失控,带来巨大的危险。桥头跳车问题的解决能够带来巨大的社会和经济效益,
山东省公路桥梁建设集团有限公司巴中市恩阳区古镇文治山片区综合建设项目2023年科技项目经费资助。
*第一作者。
#通讯作者。