作为一种新型建筑材料，土工合成材料为诸多岩土工程问题提供了新的解决方案，在节能减排方面具有明显优势。但是，目前在进行土工合成材料工程的碳足迹测算和评价时，很少采用土工合成材料产品实测的碳排放因子，而是基于相关数据库和文献进行间接估算。这种做法不能真实反映土工合成材料产品的隐含碳，也对碳足迹测试结果的准确性和可信度造成了影响。针对土工织物、土工膜和土工格栅3类使用量最大的土工合成材料产品，对3家国内生产企业进行实地调研，采用生命周期的过程分析法，测定了不同规格产品从原料到工厂大门的碳排放因子。结果表明：塑料拉伸土工格栅的碳排放因子与其抗拉强度成正比，而土工膜的碳排放因子与其厚度密切相关；土工合成材料碳排放因子的主要构成是原材料的隐含碳。

以沥青疲劳与断裂行为机制作为研究对象，基于损伤容限设计理论对沥青疲劳裂纹萌生与扩展的特征判别、力学准则及性能预测开展了系统研究。将能量释放率峰值点作为材料的失效判据，并提出了沥青疲劳裂纹萌生及扩展行为的特征判别方法；分别基于损伤力学和断裂力学方法建立了裂纹萌生与扩展阶段的力学行为准则，提出了沥青裂纹萌生寿命与裂纹扩展寿命的预测方法。该分析方法有助于精细化理解和表征沥青的疲劳与断裂过程。

准确评估山岭隧道内已建设施适宜性是利旧原有隧道敷设新管道的核心。针对目前国内缺乏山岭隧道内已建设施适宜性评价方法的问题，将改进层次分析法（IAHP）引入评价过程中，综合考虑利旧前、利旧后2个方面的因素，构建了山岭隧道内已建设施适宜性评价指标体系；针对九分位标度法和三分位标度法的不足，采用指数标度法确定各指标权重，并结合各指标定量或定性评价方法，建立了山岭隧道内已建设施适宜性评价方法，并将该方法运用到实际工程山岭隧道利旧评价中。研究结果表明：评价结果与实际工程情况的结论一致，验证了评价模型的可行性。

为进一步明确粗集料形态特征与沥青路面抗滑性能的关系，基于AIMS II设备获取了3种岩性4种整形程度粗集料的梯度棱角、纹理指标、球度、形态综合指标等形态指标，采用摆式摩擦仪和激光扫描仪获取沥青混合料表层的BPN20、平均构造深度MTD、形态参数、分形维数指标等抗滑性能评价指标，通过Pearson相关系数法建立粗集料形态指标与沥青混合料表层抗滑性能评价指标的关系。结果表明：混合粗集料加权期望梯度棱角值与路面BPN20值有较大相关度，相关系数达到0.9以上，建议在施工前提高粗集料的梯度棱角值，以确保沥青路面具有可靠的抗滑性能。研究成果有利于进一步改善沥青路面的抗滑性能。

为了准确分析钢箱梁外形对截面温度特性的影响规律，提出了一种考虑钢箱梁周围局部风场与温度场相互作用的有限元分析方法，采用折减系数k来建立钢箱梁周围热边界层高度处风速Ua与远处气象站实测风速U的对应关系，对比分析了是否考虑风-温耦合对钢箱梁截面温度分布的影响，探讨了不同风嘴形式、截面宽高比、不同栏杆形式以及铺装厚度对钢箱梁截面温度分布的影响规律。研究表明：钢箱梁周围热边界层厚度处的风速Ua呈不均匀分布，且与远处风速U呈线性正相关；不考虑风-温耦合会明显低估钢箱梁顶板表面温度；钢箱梁截面的风嘴、截面宽高比、栏杆参数以及铺装厚度均会影响钢箱梁横截面的温度分布，改变截面的温差，因此，在桥梁的设计中，钢箱梁外形对截面温度分布的影响不可忽视。

针对传统方法子指标的不确定性问题，提出了一种基于三角直觉模糊网络分析法(triangular intuitionistic fuzzy analytic network process，TIFANP)、优劣解距离法(technique for order preference by similarity to an ideal solution，TOPSIS)和三角直觉模糊综合评价(triangular intuitionistic fuzzy comprehensive evaluation，TIFCE)的大跨桥梁安全状态评估方法。首先，建立大跨桥梁安全状态分层指标体系，采用TIFANP法确定考虑指标相互影响后的权重；其次，引入TOPSIS法分配指标各截面权重，进而获得子指标取值；然后，将桥梁安全状态划分为5级，通过TIFCE法构建指标在不同等级的隶属度和非隶属度函数，据此建立对应判断矩阵，并进行桥梁安全状态指数综合计算；最后，以某大跨悬索桥监测数据为依托，验证了所提方法的有效性。结果表明：所提方法能够更合理地处理评价指标间的相互影响以及专家评分时的不确定，可为运营期大跨桥梁安全状态的准确评估提供新思路。

华伦形钢桁梁是目前大跨度铁路悬索桥应用最多的加劲梁形式，但由于结构形式复杂且桥梁跨度不断增加，导致建模过程繁琐。为提高多尺度模型前处理效率，基于Python语言开发了华伦形钢桁梁与桥面板快速建模插件，通过内核执行代码与ABAQUS GUI图形界面交互实现了钢桁梁节段的参数化建模。以我国西南峡谷地区在建SQ铁路悬索桥为例，建立了全桥的多尺度有限元模型，对典型钢梁节段吊装过程进行了抗风验算，并与MIDAS、ANSYS两类有限元软件的计算结果进行了对比，风致位移响应在不同吊装高度的趋势基本一致且误差较小。研究结果表明：所开发的快速建模插件各预设功能均可正常实现，在确保计算精度的同时极大地提高了复杂钢桁梁结构的建模效率。

为揭示重载卡车作用下沥青路面动力响应的变化规律, 以RIOHTrack足尺路面试验环道结构7和结构8两种半刚性基层沥青路面为对象，研究了竖向动应力在路面结构中的时空分布。结果表明：在多轮重载卡车作用下，随着路面深度的加深，竖向动应力波峰出现了叠加现象，基层材料强度越大，竖向动应力波峰完全重叠位置距离路表的深度越小。竖向动应力沿路基和路面深度方向呈锯齿状波动，其中，在上基层中，竖向动应力衰减最为明显，竖向动应力波峰值相对下面层底面波峰值衰减超过90%。在下面层底面，累积应力较大，容易造成疲劳破坏。沿路面深度方向，受应力扩散和材料阻尼的影响，车辆荷载最先到达路基，且在路基中的作用时间最长。

针对悬臂式危岩体稳定性评价的问题，分析了悬臂式岩体的稳定性与其岩桥长度的关系，给出了岩桥长度与岩体振动频率的关系式，推导了悬臂式危岩体固有频率的理论计算式，建立了基于固有频率这一动力学指标的悬臂式危岩体稳定性评价模型。开展了悬臂式危岩体破坏的室内模型实验，证明悬臂式危岩体岩桥长度的减小会导致其固有频率降低，发现危岩体不同振型固有频率在其稳定性评价中会存在差异，结合实验结果对危岩体固有频率计算公式进行了修正。实验结果表明：悬臂式危岩体的固有频率可作为其稳定的计算指标，针对本次实验，利用修正后的悬臂式危岩体固有频率计算式，以危岩体竖直面内振动的固有频率计算危岩体破坏前的稳定性，其准确度超过90%。

电阻率法能通过表面电导率对岩土体等多孔介质内部结构及特性进行探测与表征，被广泛应用于原位测试中。土石混合料是由多相介质组成的极端不均匀松散岩土介质系统，其整体导电性受各相介质的空间分布、导电能力及组合方式的影响。众多学者对土体电阻率进行了试验与理论研究，总结得到了多种土体电阻率理论模型。由于土石混合料的电阻率特性及相关理论研究起步较晚，笔者在土体电阻率模型的基础上，分析了土石混合料的导电机理，对已有的土石混合料电阻率模型及其局限性进行总结。结果表明：混合介质的导电原理，为土石混合料电学传导模型的研究奠定基础；基于电化学理论，单相介质的电导性已有成熟的理论，而多相介质体的导电模型还处于不断完善与改进中；已有土石混合料电阻率模型可分为串-并联模型与区域统计模型，区域统计模型多为经验公式，应用方便，但模型的普适性仍需提高，串-并联模型有较好的理论基础，模型中参数的物理意义明确，但将导电介质简化为串并联排列仍有别于土石混合料复杂的内部结构组成，模型仍需进一步完善。

海运通道的安全和畅通是海运业稳定发展的核心保障。为科学评估海运通道的韧性水平，提出了一种基于主成分分析、模糊逻辑和贝叶斯网络模型的韧性评估框架。首先，通过分析相关事故报告和文献，基于双重驱动视角识别了影响海运通道韧性水平的关键因素。其次，为弥补影响因素之间相互关联的缺陷并充分挖掘样本信息，采用主成分分析对初始指标进行筛选。最后，将主成分分析得到的指标权重作为贝叶斯网络中影响因素相互关系的定量输入，从而兼顾了影响因素的重要性，并有效克服了传统贝叶斯网络中忽视指标重要度的缺陷。研究表明，该韧性评估框架相较于其他评价方法能够更为有效地测量海运通道的韧性水平，为海运通道韧性评价提供了重要的理论依据和决策参考。

为保障突发事故时高峰时段地铁站行人应急疏散的效率与安全，对现有疏散方案进行了优化。首先，分析了高峰时段地铁站的行人疏散特征，阐明了在高峰时段增设疏散引导的必要性，总结了疏散中常见的瓶颈拥堵点。随后，针对各瓶颈拥堵点的位置设计了疏散引导措施，分别设计了现有疏散方案与增设疏散引导后的优化方案。最后，通过Anylogic软件对2组疏散方案进行了仿真，对比分析了多个疏散评价指标，验证了优化方案的有效性。研究结果表明，现有疏散方案可在平峰时段按时完成疏散，但其在高峰时段的总疏散时间超过了地铁安全疏散规范中要求的360 s，而优化方案在高峰时段的总疏散时间为352 s，闸机最长通过时间为278 s，均优于现有疏散方案。研究结果可为高峰时段地铁站疏散方案中疏散引导的具体设计提供参考。

以具备不同动力学参数电动汽车组成的异质车队作为研究对象，以满足混合异质车流的跟车性、安全性与舒适性等性能为目标，提出了一种利用模糊控制理论改变原本MPC固定权重的协同式自适应巡航控制系统（CACC）。通过构建协同式自适应巡航控制系统的车辆间纵向动力学模型，搭建离散状态空间等式，创建相应的目标优化函数并进行约束求解，设计模糊规则改变MPC相关性能的固定权重系数，最后通过构造Simulink和CarSim的联合仿真模型进行测试。试验结果表明，在跟随行驶工况下，改进后的模糊MPC控制算法比传统的MPC控制效果更明显，能更好响应异质车队跟车性、安全性与舒适性等性能，更满足实际车流行驶情况。

针对动车组轴箱弹簧工作圈与支撑圈接触导致刚度和服役寿命不满足设计要求的问题，以及采用传统一体式扫描建模不易实现两端支撑圈制扁并紧特征的弊端，根据弹簧几何结构拓扑关系，提出“下支撑圈-上支撑圈-工作圈”三段式建模方法，采用有限元软件ABAQUS的Python二次开发模块建立了轴箱弹簧精细化有限元模型，从而提升参数化模型的准确性。考虑工作圈与支撑圈接触效应的影响，从接触面积、刚度、应力等方面开展弹簧特性仿真分析，明晰接触关系对弹簧特性的影响规律，并通过试验验证仿真结果的准确性。分析结果表明：在轴向载荷作用下，工作圈和支撑圈间的接触线中段存在翘曲现象，随着载荷增加，接触面积呈指数增加，且刚度也呈现明显的非线性递增特性，在压并载荷下刚度比未接触时偏大17.1%；接触关系对临近支撑圈的工作圈切应力影响较大，但对工作圈中段影响较小，其仿真值与理论值最大误差为3.91%；采用参数化有限元模型仿真分析的刚度、内侧切应力与试验所测试的值误差均在5%以内，表明所提出的建模方法具有较好的可行性，为提升动车组轴箱弹簧设计质量和服役安全性提供参考。

为提高车用动力电池在低温环境下的性能，设计了一种以正温度系数热敏电阻(PTC)为主要加热源，空调系统余热作为辅助热源的电池加热系统，基于该系统的传热过程，建立传热数学模型，并利用AMEsim和MATLAB软件建立该系统的仿真模型。电池升温的过程具有延时大、响应慢的特性，为提高系统响应速度，基于模型预测控制算法设计PTC和水泵电机的控制策略。在CLTC-P工况下的仿真结果表明：利用空调余热能提升电池加热速率；与PID控制相比，采用模型预测控制使加热器工作时间减少了106 s，在加热能耗上减少了0.07 kWh。