为探明堆石料与土工格栅的相互作用性能及其内在机制，采用离散元方法对堆石料与土工格栅的拉拔及直剪界面试验进行了模拟．通过模拟结果对土工格栅加筋堆石料试样的力-位移关系、接触力链、配位数及土工格栅位移、受力及损伤等宏细观行为进行了分析．分析结果表明：拉拔过程中最大拉拔力随竖向应力增加呈现先增加后减小的趋势；直剪界面试验的界面系数在竖向应力为50 kPa时已经大于0.8，且其随着竖向应力的增加而增加．拉拔过程中堆石料的法向接触力主方向及平均配位数基本不变，沿拉拔方向的格栅位移分布出现明显的阶梯段，且越靠近拉拔端格栅的拉力越大．拉拔过程中土工格栅出现不同程度的损伤，损伤程度随拉拔位移及竖向应力的增加而增加．这些宏细观现象均表明堆石料与土工格栅间咬合良好，实际应用过程中土工格栅与堆石料间不会发生大的相对滑移，在堆石料中土工格栅可以充分发挥其强度．

提出了非饱和土质覆盖层中水气耦合运移解析解，可考虑瞬态水运移条件下气体的瞬态扩散-对流过程．通过与COMSOL软件模拟结果对比，验证了提出的解析解．利用该解析解对非饱和土质覆盖层中水气运移进行参数分析．结果表明：水气耦合效应对覆盖层气体运移有显著影响，不考虑水运移和假设水运移稳态分布的覆盖层表面气体排放通量相较于考虑水气耦合效应时分别低估了33.4%和18.2%；土质覆盖层厚度越大，水气耦合效应越显著，底部累积渗漏量和表面气体排放通量越小，防渗闭气性能越好；降雨次数越多，干湿循环作用后土质覆盖层底部累积渗漏量越大，表面气体排放通量越小；增加覆盖层的初始孔隙水压力可显著降低覆盖层表面气体排放通量．本文解析解能够考虑水气耦合效应，与水气运移分开独立考虑的既有解析解相比更符合工程实际．

为研究地层局部沉陷对柔性有压管道接口的影响及接口渗漏后周围地层的渗透侵蚀过程，融合透明土技术和粒子图像测速技术，非介入式获取基坑开挖影响下周边地层及管道的变形特征，提出地层局部沉陷影响下柔性管道接口旋转角和接口张开值的解析模型，并针对有压管道渗漏接口周围土层渗透侵蚀耦合机制进行三维可视化研究．研究结果表明，“拱肩型”地层局部沉陷导致的管道接口张开值大于“凹槽型”地层局部沉陷；因地层水平位移差导致的管道接口张开值远大于因地层竖向位移差导致的张开值．渗透侵蚀过程伴随管-土-水耦合作用，根据演化特征可划分为三个阶段，地层侵蚀破坏会进一步加剧管道渗漏．研究结果对地层沉陷引发的管道渗漏预测预防具有较高参考价值．

为探究实际环境下路基段CRTSIII型底座板施工早期温度场分布规律，建立了底座板施工早期温度场模型，采用实时气象数据作为模型边界条件，分析了某地区路基上底座板施工过程中混凝土水化放热影响、典型时刻温度场分布、早期温度场时程等规律．研究结果表明：水化放热使底座板周围温度明显升高，与未考虑水化热影响的底座板温度场相比，最大升温幅度为9.0 ℃左右，水化热影响范围为底座板横向3.7 m宽、垂向0.8 m深区域；底座板施工早期横向温度梯度较大，随水化反应进行，横向温度梯度快速降低，后随环境小幅波动；施工早期垂向温度梯度明显大于横向温度梯度，且受环境影响显著；当混凝土浇筑时间为6月初时，底座板上表面与气温最大温差超过了规范规定，底座板须采取相应降温措施，当混凝土浇筑时间为12月初时，底座板上表面最低温度长时间低于5 ℃，施工期间须采取相应保温措施．

为提高连续梁桥的抗震能力，开发了一种新型的自复位摩擦阻尼器，阐述了该阻尼器的构造形式与工作机理，基于静力平衡条件推导了阻尼器力学模型的理论公式．利用有限元模拟的方法对影响该阻尼器力学性能的关键参数进行分析，将力学模型的计算结果与有限元模型的模拟结果进行对比．研究结果表明：自复位摩擦阻尼器表现出稳定的旗帜型，具有良好的能量耗散能力和自复位性能；缠绕绳的初始倾斜角度、缠绕绳的卷绕匝数和拉伸弹簧的刚度等参数对该阻尼器的力学性能有显著影响，在设计时应对这些参数进行优化，以获得优异的机械性能；力学模型的计算结果与有限元方法的模拟结果符合较好，证明建立的力学模型能够较好地反映阻尼器在循环加载时的滞回性能．

为研究沿海地区桥塔温差的时变特征和统计特征，对泉州湾高铁斜拉桥桥塔进行了1 a的现场温度监测试验．根据温度实测数据和气象数据，分析了桥塔壁内外温差与线性温差的时变特征．采用梯度提升回归树算法建立了桥塔各测点的温度预测模型，由此得到桥塔测点的历史温度预测值．基于等效变形原则，经计算和整理得桥塔截面线性温差预测值的年极值样本，结合最大熵模型和Bootstrap法确定了100 a重现期下的桥塔线性温差代表值．结果表明：桥塔的壁内外温差始终呈指数分布，向阳面温差冬季更高，背阳面温差夏季更高．桥塔顺桥向和横桥向的线性温差均为冬季最高．100 a重现期下的顺桥向与横桥向的线性温差代表值分别为6.24 ℃，6.77 ℃．

为实现对无砟轨道结构内部离散性的模拟并适应更加真实的运营场景，基于随机场理论进行了ABAQUS，Matlab和Python三方交互，建立了无砟轨道材料随机场精细化有限元模型且编制了相关子程序，开展了无砟轨道混凝土部件荷载效应随机分布特征研究．计算结果表明，拉丁超立方法具有更高效、客观的抽样性，该模型能够更加真实地反映无砟轨道荷载效应的随机分布关系．随着混凝土材料参数变异系数的增大，各荷载效应均朝着最不利情况发展，其中当变异系数从0.02增大至0.10时，轨道板最大纵向拉应力从1.38 MPa增加到1.76 MPa，具有较大增幅．

为研究环缝螺栓复拧对盾构隧道纵向刚度的影响，开展了几何相似比为1∶1的盾构隧道管片环缝接头拉伸试验，得到了环缝接头在拉力作用下的环缝张开量、螺栓及管片混凝土的应变．试验结果表明：管片环缝接头拉伸过程中，弯螺栓在拉力作用下发生绷直变形，从而使弯螺栓内弧面与混凝土发生接触挤压，致使管片的接缝面混凝土发生拉应变，管片内弧面邻近接缝面区域混凝土则出现压应变和拉应变；环缝螺栓复拧后，弯螺栓的内弧面与混凝土的接触面相比复拧前更大，且接触更加良好，环缝螺栓复拧显著地提升了管片环缝接头的拉伸刚度；基于盾构隧道纵向刚度计算方法，得到了管片环缝接头连接螺栓复拧前后盾构隧道的纵向刚度，对比分析表明，管片环缝螺栓复拧后盾构隧道的纵向刚度提升约21.8%；当盾构隧道环缝接头采用弯螺栓时，环缝接头的拉伸刚度影响因素包括弯螺栓直径、弯螺栓材料模量与强度、弯螺栓弧度、螺栓孔塑料套管的厚度及材料弹性模量等．

依托三座高速铁路大跨斜拉桥的拉索节段实验，研究斜拉索的温度场．根据实测数据，采用梯度提升决策树(GBDT)构建基于环境变量的拉索截面均匀温度预测模型；根据1970—2020年间的气象资料，结合拉索温度预测模型得到拉索均匀温度的长期历史数据，并探究拉索温度在一日、一年内的变化规律及极端情况下的模式，为斜拉桥的温度效应分析奠定了基础．结果表明：GBDT模型的预测误差较线性模型下降了60%以上；在50 a重现期下，泉州、裕溪河和赣州拉索截面均匀温度的最高温度分别为38.08，42.30和40.30 ℃，最小值分别为4.70，-8.02和-1.25 ℃．

为了解决全预制楼板在与轻钢组合结构中梁、柱连接等方面的问题，提出了一种栓钉连接预制混凝土屋盖结构体系．设计1个足尺预制再生混凝土屋盖，由3块预制混凝土单向板通过自攻钉集块连接．通过平面外受力性能试验，研究了屋盖体系的损伤过程及破坏状态，分析了结构的变形能力、承载力、刚度和应变特征．通过ABAQUS有限元计算软件对不同工况进行了进一步分析．结果表明：预制混凝土屋盖的平面外受力性能良好，屋盖通过栓钉与轻钢组合框架的连接性能较好；板间通过自攻钉集块连接性能可靠，有效地实现了屋盖双向受力．ABAQUS计算结果表明：增加自攻钉集块数量、提高屋盖的配筋率、增加栓钉的数量、增大楼板厚度均对屋盖的承载能力和刚度有一定的提高，分析结果可供工程设计参考．

为研究椭圆墩底隔震桥墩的滞回特性，对加固前后的椭圆墩底隔震桥墩(IP-EPB)进行拟静力试验，对比分析加固前后椭圆墩底隔震桥墩的滞回特性．在此基础上，建立椭圆墩底隔震桥墩的有限元模型，研究椭圆长半径和椭圆长短半径之比对其滞回特性的影响．研究结果表明：加固墩底马蹄可以提高椭圆墩底隔震桥墩的抗侧承载力和抗侧刚度，减小其残余位移，降低耗能能力；增大椭圆长半径可以提高椭圆墩底隔震桥墩的抗侧承载力和耗能能力，但是较大的椭圆长半径会导致墩底发生屈服破坏，因此建议椭圆长半径与墩底截面高度的比值取1.00~1.67；增大椭圆长短半径之比会提高椭圆墩底隔震桥墩的自复位能力，减小耗能能力．为了保证椭圆墩底隔震桥墩具有良好的耗能和自复位能力，建议椭圆长短半径之比取3~5．

基于运动恢复结构技术实现了骨料的三维重建，并对重建模型进行了后处理，使其能在可视化平台中运用．首先，介绍了OpenCV和运动恢复结构技术的基本概念，论述了相机标定、稀疏重建和稠密重建的原理和技术方法，实现了对骨料的三维重建；然后，运用Meshlab和Three.js等工具对重建模型进行泊松重建、空间转换、轻量化、平台导入的后处理操作；最后，通过三维模型和游标卡尺测量对骨料的形状和尺寸进行对比分析，验证了方法的精度和可靠性．研究旨在探究高精度的三维重建方法，实现实际场景的数字再现，并导入应用到可视化平台中．

针对蜣螂优化算法易陷入局部极值、收敛速度慢等缺陷，提出了一种多策略增强的蜣螂优化算法．首先，创新地提出了基于最大最小欧式距离-Tent混沌映射种群初始化新方法，使初始种群均匀分布在解空间中，提升种群的多样性；进一步，引入黄金正弦搜索策略平衡算法全局探索和局部开发能力；最后，设计基于自适应t分布策略对全局最优解进行扰动，提升算法摆脱局部最优解的能力．将所提算法与4种经典元启发式算法和2种先进的改进算法在10个基准测试函数上进行寻优性能对比，通过Wilcoxon秩和检验结果分析了显著性差异水平，结果表明所提算法在高维单峰测试函数上均优于其他6种算法，在多峰测试函数上表现突出．此外，将所提算法应用在2个典型工程优化设计中，优化效果均达到最佳值，进一步验证了其在解决实际工程问题时的优越性．

为避免钢筋锈蚀，促进纤维增强聚合物筋(FRP筋)在各类结构构件中的应用，研究了玻璃纤维增强聚合物筋(GFRP筋)玄武岩纤维混凝土有腹筋深梁的抗剪性能，考虑剪跨比(a/d)、水平分布筋配筋率(ρh)、竖向分布筋配筋率(ρv)的影响，设计7根试验梁进行抗剪性能试验，分析其破坏形态、跨中挠度、开裂荷载及极限荷载．结果表明，7根深梁破坏形态均为斜压破坏，FRP筋纤维混凝土深梁与钢筋混凝土深梁抗剪机制类似．剪跨比的减小可以有效提高深梁的受剪承载力，从1.1减少至0.5，承载力提高了47.1%；ρh提高可以延缓裂缝的发展从而提高开裂荷载，ρh对受剪承载力的提升最大可达31.4%，ρv对受剪承载力的提升最大可达16.9%．最后，建立了FRP筋纤维混凝土深梁受剪承载力计算公式，计算值与试验值符合良好．

提出一种基于宽频激励混合声场的钢筋混凝土梁微裂缝无损检测方法．通过对钢筋混凝土梁施加外部荷载产生微裂缝，并研究微裂缝的宽度和分布对宽频激励混合声场传播的影响，最终对构件的损伤状况进行评价．梁的微裂缝通过四点弯曲试验产生，对于损伤研究区域表面制作散斑搭建图像检测系统，同时布设压电片搭建超声检测系统．试验表明：微裂缝的产生和分布对信号调制和损伤指标峰值参数影响显著，当微裂缝宽度达到0.035 mm且裂缝密度达到7 m/m2时可检测到微裂缝的存在．在此基础上，采用混凝土塑性损伤模型(CDP)及内聚力单元联合建模探索钢筋混凝土梁的不同损伤情况对非线性超声调制法计算的损伤指标参数的影响，并判断了不同梁高位置损伤指标情况，实现了对微裂缝阶段裂缝扩展趋势的有效判断．该方法不受钢筋材料的干扰，可以实现对钢筋混凝土梁中微裂缝的有效识别．

为挑选出能准确计算空调系统设计负荷的同时发生设计日，提出了一种基于集合覆盖问题的同时发生设计日选取与预测方法．该方法用长年逐时气象数据和负荷计算模型生成设计日-房间样本表征矢量，基于集合覆盖模型，将同时发生设计日的挑选问题转化成集合覆盖的求解问题，用蚁群算法得到两个或多个设计组合而成的最优集合．用XGBoost算法构建房间特征参数与最优集合中元素的映射关系，从最优集合中预测匹配待设计房间的设计日．用该方法挑选香港地区的最优集合，并预测匹配待设计房间的设计日．实例研究表明：最优集合中同时发生设计日能准确计算任一特征参数组合房间的设计负荷，用预测设计日计算的设计冷负荷与理论设计冷负荷之间的差异率在1.5%以内，满足工程计算精度要求．

提出了表面有机化无水硫酸钙晶须(ACSW)以改性沥青的方法，并基于分子动力学，构建了ACSW-有机活性剂-沥青界面体系．从微观层面模拟表面有机化过程，探究表面有机化机理，并通过室内试验验证了ACSW的表面有机化作用对沥青性能的改善效果．分子动力学模拟结果表明：ACSW与有机活性剂形成连接化学键；有机活性剂的亲有机端物理吸附沥青分子，从而使ACSW与沥青之间形成更强的交联作用．此外，经过表面有机化作用的ACSW与沥青的黏附功显著大于原状ACSW．试验结果表明：表面有机化处理可改善ACSW改性沥青的高温性能和低温性能，验证了所提出的表面有机化ACSW对沥青改性方法的有效性．

为探究温度对聚脲静动态压缩力学性能的影响，设置了冬季室温、50 ℃和80 ℃三种温度环境，基于此开展了聚脲在低、中、高应变率下的21组压缩力学性能试验．通过分析不同温度、不同应变率下的聚脲力学参数的变化规律发现：聚脲受动力作用会表现出应变率效应和应变滞后效应，动力作用能增加聚脲的强度，但会降低其塑性；聚脲受温度影响也会出现温度效应和应变滞后效应，高温环境会降低聚脲的强度但能增加其塑性，且温度会改变聚脲动态应力的变化规律，温度升高，聚脲动态曲线硬化段发展趋势由下行向上行转变；聚脲具有时温等效性，增加观察时间或升高温度，聚脲性能会表现出相似的变化规律；应变率效应对聚脲弹性变化的影响比强度更大，而温度效应对聚脲强度变化的影响比弹性更大；聚脲的递减硬化特性能有效防护高应变率外力作用，高温引起的塑性变化能有效缓解破片二次伤害．

为了探究高温对混凝土内部孔隙演化及毛细吸水行为的影响，对200，400，600及800 ℃高温处理后的混凝土试件进行毛细吸水试验，采用CPMG序列的核磁共振(NMR)技术分析高温后混凝土内部孔隙结构变化，并通过SE-SPI序列的NMR技术从三维层面探讨不同高温作用下的混凝土的吸水行为．结果表明：随着温度升高，混凝土内部大孔和毛细孔占比增加，微孔及中孔减少；但在400 ℃时，凝胶分解和二次水化的产物填充部分孔隙，导致大孔、毛细孔及中孔减少，微孔增多．此外，高温作用后，混凝土的吸水过程为初期水分迅速渗透至中孔和毛细孔，随后逐渐向微孔和大孔扩展．通过NMR测试发现，不同温度下T2谱信号存在明显差异：200 ℃和400 ℃时T2谱主要为单峰，吸水过程主要发生在毛细孔；600 ℃时T2谱曲线呈双峰分布，吸水过程主要发生在毛细孔；而800 ℃时，T2谱曲线初期为双峰，后期演变为三峰，吸水过程主要在大孔中进行．

选取青稞秸秆纤维作为改性剂，基于分子动力学理论建立青稞秸秆纤维改性沥青-集料界面模型，分别计算沥青-集料界面的相互作用能，探究在不同的氧化物类型和温度下，沥青-集料界面的黏附性及水分子作用下沥青-水集料界面的水敏感性．通过与基质沥青进行对比，发现青稞秸秆纤维改性沥青与SiO2在323.15 K下的黏附性提高了1.17%，而CaO作为碱性集料其黏附性最差，水敏感性最强，最不利于与青稞秸秆纤维改性沥青-集料界面黏附，加速了沥青路面的老化．在常温下，青稞秸秆纤维改性沥青与Al2O3的黏附性可达到218.7 mJ/m2，相比基质沥青的黏附功提高了10.94%，且能量比提高了9.22%．结果表明：青稞秸秆纤维的加入促进了基质沥青的水稳定性，其适应于多雨的地区，可以有效改善沥青路面的稳定性．

针对输水系统启动充水过程水气耦合瞬变流现象，推导建立了管道含多段滞留气团的快速充水过程数值仿真模型．采用二阶有限体积法Godunov格式对弹性水体基本控制方程进行离散，提出虚拟单元法来实现动态追踪多个水气交界面．搭建了水气耦合瞬变实验系统，验证了所建模型的准确性．随后针对某实际输水系统发生的爆管事故进行了模拟与分析，结果表明：系统充水过程中发生水流冲击多段滞留气团的现象，当充水流量较大、初始滞留气团体积偏小时，可能引起较高的压力波动，而超过其管线设计承压限值．提出了仿真技术及防止危险事故发生的运行措施，可为输水管道系统的建设与运行提供技术参考．

基于有压输水系统稳定性判别准则，推导了含漏水球阀输水系统的反射系数，分析了该系统中水力自激振动的产生原因及振动幅频特性．在此基础上，研究了利用旁通阀削减水力自激振动的原理，并采用过渡过程时域仿真模型进行验证．结果表明：漏水球阀上游边界的反射系数大于1，致使系统出现水力自激振动，振动频率为管道基频的奇数倍，振动频率越大，其对应的振幅越小；旁通阀打开后，系统整体水锤反射特性发生变化，通过调节旁通阀过流面积可以使各个管道进出口断面反射系数乘积的模(绝对值)均小于1，从而消除水力自激振动；系统的振荡频率基本不受旁通阀过流面积的影响，仍为管道基频的奇数倍．