本研究对9根圆钢管约束型钢混凝土短柱、1根圆钢管约束混凝土短柱、1根圆钢管型钢混凝土短柱开展了轴压力学性能试验，重点分析了钢管屈服强度、型钢屈服强度、钢管径厚比、混凝土强度等级、钢管内壁处理方式、钢管约束模式等重要参数对钢管约束型钢混凝土短柱的破坏模式，以及对轴压承载力和延性的影响规律。结果表明：高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的破坏模式为整体剪切破坏，高强钢管表面没有发生明显的局部鼓曲，内置高强型钢有效地限制了混凝土斜裂缝的发展。对于圆钢管约束型钢混凝土短柱，采用高强钢管、高强型钢相比采用普强钢管、普强型钢，试验轴压承载力与简单叠加轴压承载力的比值从 1. 37 提升至 1. 49，延性系数从2. 22提高至 3. 25，材料利用更充分，延性更优异，对核心混凝土的约束作用更强。在《钢管约束混凝土结构技术标准》（JGJ/T471—2019） 和本文参数分析结果的基础上，不考虑约束混凝土强度最大限值，采用已有的约束混凝土本构模型，提出了高强圆钢管约束高强型钢混凝土短柱的轴压承载力修正公式。本研究可为实际工程应用提供科学依据和数据参考。

本文对应用于可更换连梁中的小位移下即可开始耗能的电涡流连梁阻尼器的阻尼特性展开研究。基于磁路理论分析，提出了电涡流阻尼器中最优的永磁体磁极布置方式，即平行导体运动方向交替布置，垂直导体运动方向同向布置。鉴于此，设计了两种新型电涡流阻尼器，一是导体板在磁场中平动的板式电涡流阻尼器，二是利用齿轮-齿条机构放大导体板在磁场中定轴转动速度的旋转式电涡流阻尼器。将两种电涡流阻尼器运用于可更换连梁中，对安装于可更换连梁上的新型电涡流连梁阻尼器进行有限元仿真，揭示了电涡流阻尼的非线性力学行为。其阻尼系数及刚度系数具有较强的频率相关性，加载频率越大，耗能效率越低，结构动刚度越大，因此电涡流阻尼器更加适用于低频的工作条件。此时电涡流阻尼器的阻尼系数大，耗能效率高，且刚度系数较小，基本不会改变结构的自振特性，具有良好的实际工程应用价值。

为使钢管混凝土叠合柱-混凝土梁节点能得到广泛应用，提出一种新型钢管混凝土叠合柱-混凝土梁的连接节点，利用设置于叠合柱中钢管外的环筋平衡混凝土框架梁端纵筋的拉力，梁端纵筋以卡扣、弯折等形式与柱中环筋连接。制作6个边节点试件，进行梁受弯单调加载试验，考察节点试件的裂缝发展及分布、变形、破坏形态、承载力以及延性，揭示梁纵筋锚固构造的传力机制。试验结果表明，试件的裂缝集中于梁根部的塑性铰区，表现为弯曲破坏形态，有充分的塑性变形能力，延性系数大于普通钢筋混凝土柱-梁节点的延性系数；梁根部受拉侧纵筋均能在柱中环筋屈服前以及试件达到峰值荷载前屈服；试验过程中未出现梁纵筋和柱中环筋应变突变现象。梁纵筋与柱中环筋的3种连接构造形式具有类似的受力性能，均锚固可靠。利用ABAQUS程序对试验过程进行仿真模拟分析，计算结果与试验结果吻合。

为揭示再生块体/骨料混凝土的徐变性能，以再生块体取代率、再生粗骨料取代率、冲洪积土再生砂取代率、荷载比和配筋率为参数，开展了37个再生块体/骨料混凝土试件的受压徐变试验。研究表明：无论配筋与否，再生块体/骨料混凝土的徐变度相比再生骨料混凝土都有所增加，其中不配筋情况下增幅为10.1%，配筋情况下当配筋率为1.16%和1.57%时增幅分别为13.4%和11.5%；随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%，配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变度都有所增大，增幅分别为7.4%和11.4%；新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂，对配筋和不配筋再生块体/骨料混凝土的徐变行为几乎没有影响，但两者的收缩变形均有所减小；随着配筋率从1.16%增大到1.57%，无论是再生骨料混凝土还是再生块体/骨料混凝土的徐变度都随之减小，减幅分别为5.0%和6.6%；配筋使得再生骨料混凝土和再生块体/骨料混凝土的收缩变形都有所降低，且随配筋率升高降幅扩大；随着新混凝土中再生粗骨料取代率从30%增至50%，再生块体/骨料混凝土的弹性模量变化不大；新混凝土的细骨料由河砂全部替换为冲洪积土再生砂，对再生块体/骨料混凝土的弹性模量几乎没有影响；荷载比不超过0.4时，可近似认为再生块体/骨料混凝土的徐变度与荷载比无关。

现有关于混凝土受酸腐蚀的研究多集中于对混凝土结构在不受荷载或受单调荷载作用下力学行为的探究，为研究盐酸腐蚀环境下在役混凝土构件承受反复荷载时的力学性能变化规律，文中首先设计并制作6组混凝土棱柱体试件，以质量分数为1%的盐酸对试件进行全浸泡加速腐蚀，开展不同腐蚀龄期下混凝土的单调及反复轴压荷载试验，探讨腐蚀对混凝土在反复轴压荷载作用下力学性能的影响；然后提出了有效承载截面积比的概念，引入有效承载面积比的下降段修正系数，建立反复荷载下盐酸腐蚀混凝土的实用本构模型，并对模型进行验证。结果表明：盐酸腐蚀对混凝土破坏特征具有显著影响，荷载作用下腐蚀混凝土表面易剥落，随着荷载递增，表面剥落面积变大；同时，随着腐蚀龄期的增加，抗压强度明显下降，承载能力迅速降低。不同腐蚀龄期混凝土在反复荷载作用下的应力-应变曲线包络线与单调加载基本一致；但由于腐蚀混凝土内部损伤的累积，反复荷载下应力-应变曲线下降段较单调荷载下的斜率更大，破坏较为突然，混凝土的峰值应变较单调荷载下的有所减小，但变化不大。随着盐酸腐蚀龄期的增长，在反复荷载作用下混凝土峰值应变、极限应变明显增大，而峰值应力、弹性模量大幅度下降，相较于未腐蚀混凝土，腐蚀混凝土的实测峰值应力和弹性模量分别下降了53.25%和74.1%，峰值应变和极限应变分别提高了55.7%和77.87%。基于文中建立的模型计算的应力-应变曲线与试验结果吻合良好，该模型具有较好的拟合效果。

为改善传统裂缝识别算法抗干扰能力差、识别精度低等问题，通过改进现有种子填充算法，建立了混凝土表存裂缝图像识别系统，实现了裂缝信息的准确提取。预处理中，提出光照不均匀系数筛选算法对图像进行快速筛选，提高了匀光处理效率；裂缝识别中，对既有种子填充算法进行了改进，使之能自动确定裂缝的生长点，并结合八方向搜索方式和相对阈值法的边界判断实现了裂缝的图像分割，最后利用连通域滤波剔除了一系列复杂背景干扰；在特征提取阶段通过引入形态学处理、毛刺剔除及节点欧式距离等手段，准确获取了裂缝条数、长宽等量化信息。与传统混凝土裂缝图像识别算法相比，该图像识别系统实现了效率和精度更大程度的统一，且裂缝长、宽值的提取误差控制在了10%以内。

为研究激光熔覆技术修复局部腐蚀钢板后修复件的力学性能，通过单轴拉伸试验研究了腐蚀方式、腐蚀界面处理方式、腐蚀深度以及激光熔覆扫描路径对修复件力学性能的影响规律，获得了局部腐蚀件和激光熔覆修复件的力-位移曲线以及力学性能折减系数。结果表明：通过激光熔覆技术修复的局部片腐蚀和局部点腐蚀钢板，其弹性模量、屈服强度和极限强度与完整件基本相当，极限伸长率可恢复到完整件的70%以上；柔化处理熔覆层侧面-基材界面或增加搭接区域可将修复件断裂位置从熔覆层侧面-基材界面转移到基材，进一步提升修复件力学性能；激光熔覆技术可修复不同腐蚀深度的腐蚀钢板，且修复件的力学性能对扫描路径不敏感。

为研究以BFRP筋作为纵向增强筋、连续BFRP螺旋条带作为约束元件且带保护层的新型海水海砂混凝土圆柱的轴心受压性能，对8根短柱试件进行轴压试验，研究了BFRP纵筋配筋率和BFRP条带的宽度、间距对其轴压性能的影响；并基于试验数据推导了该类受压构件轴压承载力的计算表达式。研究结果表明：有条带约束试件的破坏过程和机理为试件高度中部混凝土保护层先剥落，然后螺旋条带断裂，随后核心混凝土压碎、纵筋屈曲，保护层剥落范围小于无条带约束试件；BFRP螺旋条带能对核心混凝土和BFRP纵筋有一定约束效应，可提高BFRP纵筋抗压强度利用率；试件抗压承载力随BFRP纵筋配筋率增大而提高；条带约束可使试件承载力提高0.9%～10.4%，极限位移增大16.39%～130.82%；减小条带间距或增大条带宽度均能提高试件承载力；试件位移延性系数总体不高；采用文中推导的轴压承载力计算表达式得到的计算值与试验值吻合较好。

从无腹筋混凝土梁构件临界破坏斜截面出发，分析临界破坏斜截面上的各部分受力，通过理论推导与合理简化，确定计算参数的取值，建立了基于力学分析的无腹筋混凝土梁受剪承载力计算模型。该模型基于经典力学原理，具有明确的物理意义，能够较好地反映混凝土强度、剪跨比、纵筋配筋率等受剪参数以及尺寸效应的影响。然后，基于9根试验梁试件的剪切试验数据对比评估了基于力学分析的计算模型和现行的中美欧日等国家和地区的规范及Zsutty计算公式的预测精度和稳定性。最后，对该公式在无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算的适用性进行了验证。结果表明：基于力学分析的受剪分析模型能够较好地预测无腹筋混凝土梁的受剪承载力，真实地反映梁斜截面剪切破坏机理；具有较高的预测精度和良好的稳定性，可以较好反映受剪承载力与剪跨比及纵筋配筋率之间的非线性变化关系；且随参数变化预测结果具有一致稳定性，对无腹筋FRP筋混凝土梁受剪承载力计算具有很好的适用性。

装配式钢-混凝土组合框架在工程中的应用日益增多，但是目前有关其抗倒塌性能的研究鲜见报道。为了研究装配式钢-混凝土组合框架的动态倒塌性能，文中首先设计了2个缩尺的装配式组合框架子结构试件，对其开展了动态抽柱试验，研究了此类框架结构在不同倒塌荷载工况下的动态倒塌行为，并评估预制混凝土板分段对框架动态倒塌行为的影响；然后，基于试验结果建立了装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型。结果表明：在1倍倒塌荷载（30kN）和2倍倒塌荷载（60kN）的作用下，装配式钢-混凝土组合框架子结构的主要损伤为靠近边柱的框架梁端混凝土板的开裂；中柱失效后，剩余子结构仍具有较好的承载能力和整体刚度，在这两种工况下结构不会发生倒塌破坏；在相同倒塌荷载作用下，装配式组合梁框架受到的冲击效应大于现浇混凝土组合梁框架；混凝土板分段预制对组合框架子结构的基本动力特性影响不大，但会导致组合梁端钢梁应变和预制混凝土板中纵向钢筋应变的动力增大系数变大；2个试件失效柱位移动力增大系数介于1.38~1.65之间，在部分情况下应变的动力增大系数大于2.0；基于试验结果建立的装配式组合框架倒塌荷载等效动力增大系数DIF的计算模型可为开展装配式组合框架静力倒塌分析时倒塌荷载的修正提供参考，基于该模型得到的倒塌荷载DIF计算值偏于保守。

泡沫轻质土的抗压强度是其重要的力学性能。精准地预测和调整泡沫轻质土的抗压强度，对于提高施工效率有重要的现实意义。为实现对泡沫轻质土抗压强度的智能控制和优化，设计了包含4节点输入层、8节点隐层、1节点输出层的拓扑结构，输入层采用遗传算法（GA）对BP神经网络的权重和阈值进行改进。以水固比、粉灰比、细集料掺合比以及气泡率4个参数作为输入参数，28天抗压强度为输出参数，以室内实验数据作为样本，使用均方差（MSE）、决定系数（R²）和相对误差等对优化前后两种模型进行验证和对比分析，并以此为基础建立了基于不同性能需求的配合比设计方法。结果表明：相比BP神经网络，GA-BP神经网络训练的适应度函数值更大、均方差更小，预测值与实际值的拟合度可达到0.946，具有更强的预测精度和泛化能力，同时遗传算法的全局搜索能力也弥补了BP神经网络容易陷入局部最优的缺陷，且能更好地指导粉煤灰泡沫轻质土强度预测配合比设计。基于GA-BP神经网络的泡沫轻质土强度增长预测模型可实现对泡沫轻质土抗压强度的灵活调整，对于工程施工具有重要的参考价值。

寒区隧道弹塑性解的分析能为寒区隧道稳定性研究提供依据。为此，考虑围岩不均匀冻胀特性建立弹塑性损伤力学计算模型，基于统一强度理论求解得到寒区隧道弹塑性应力场和位移场统一解，并对所得解进行验证和参数分析。结果表明：忽略围岩塑性损伤及体积冻胀率的寒区隧道弹塑性解偏于保守；考虑不均匀冻胀特性能准确地反映寒区隧道围岩的真实冻胀程度；考虑中间主应力效应能有效发挥冻结围岩的承载潜能；损伤程度比值λ/E_f、体积冻胀率ξ_V、不均匀冻胀系数k、统一强度理论参数b、初始地应力p₀以及位移释放系数η等参数对衬砌上径向应力σ_f和塑性半径r_p影响显著，应合理考虑不同参数在寒区隧道工程中的影响。该研究成果可为寒区隧道工程设计提供理论参考。

针对现行设计规程中钢管混凝土叠合柱-混凝土梁连接方法中的不足，提出一种柱内设置钢管外环形钢筋的新型梁柱节点。梁端纵筋以卡扣（型）、弯折（L型以及型）的形式连接柱中环筋，利用柱中环筋平衡混凝土框架梁端纵筋传来拉力。制作5个钢管混凝土叠合柱-混凝土梁中间节点试件，进行梁端单调静力加载试验，研究节点试件的裂缝发展及分布、破坏形态、承载力、延性与钢筋应变发展规律；利用ABAQUS软件进行仿真模拟分析。结果表明：不同节点构造形式的试件最终破坏形态相同，均为梁根部弯曲破坏，试件均具有良好的延性和变形能力；梁受拉纵筋均能在试件达到屈服前屈服；试验过程中未出现梁纵筋和柱中环筋发生滑移脱落的现象。仿真模拟分析结果与试验结果基本吻合。

地震作用下屈曲约束支撑钢框架结构的损伤分布通常是不均匀的，一旦梁柱节点或局部构件发生破坏，屈曲约束支撑的高延性就不能得以完全体现，且结构的局部失效和薄弱层的产生也容易导致结构倒塌。文中提出了两种改进型梁柱延性节点方案，将其应用于屈曲约束支撑钢框架结构中，使结构整体延性、延性节点和构件局部延性相互协调，形成高延性结构。首先，建立了屈曲约束支撑-延性节点钢框架结构的有限元分析模型，并对模型的准确性和可靠性进行验证；然后，采用增量动力分析方法，分析了屈曲约束支撑钢框架结构整体延性变化对结构体系抗地震倒塌能力的影响；最后，基于倒塌裕度比对结构体系抗倒塌能力进行评价。结果表明：与刚性节点结构相比，采用狗骨节点、上翼缘连接节点的屈曲约束支撑钢框架结构的整体延性增加，结构倒塌裕度比增大，结构抗地震倒塌能力提高。

FRP胶栓混接节点兼具胶接节点和栓接节点的优点，静力性能优良，但疲劳破坏机理尚不明确；为了深入研究FRP胶栓混接节点在多种工况下的疲劳性能，文中设计制作了单搭接FRP胶栓混接节点试件。首先进行轴向拉伸及四边剪切作用下的静载试验，得到了相应的破坏模态和极限承载力；随后开展两种工况下的高周疲劳荷载试验，采用声发射技术测得了胶层的疲劳损伤发展过程，得到了试件的疲劳破坏模式、特征疲劳寿命以及刚度退化规律，并提出了疲劳寿命预测方法建议。结果表明：FRP胶栓混接节点的抗疲劳性能主要由栓接控制，其疲劳破坏过程可分为胶层累积损伤、胶层破坏、FRP累积损伤、FRP破坏4个阶段，其中胶层破坏阶段和FRP破坏阶段的声发射特征参数发生显著变化，可作为识别破坏发生的依据；当螺栓数量较少时两种工况下的试件均发生螺帽挤入FRP板的破坏，当螺栓数量较多时拉伸试件以FRP板孔边拉剪破坏为主，剪切试件以FRP板整体剪切破坏为主；螺栓数量增加能够显著提升拉伸试件的特征疲劳寿命，并有效抑制疲劳破坏过程中的刚度下降速度，但剪切试件的疲劳性能对螺栓数量不敏感；基于试验数据拟合得到的不同工况下的S-N曲线公式可为FRP胶栓混接节点疲劳寿命计算提供参考，有助于此类节点在桥梁等主要承受反复荷载作用结构中的应用。

自锚式悬索桥主缆直径小、垂跨比大，为了研究悬索桥在使用过程中主缆索夹的蠕变松弛造成预紧力的损失对全桥安全的影响。以长沙市三汊矶湘江大桥主缆索夹为研究对象，并基于金属时间硬化蠕变理论，得到主缆蠕变随初始应力及时间变化的经验公式。考虑主缆蠕变导致的径向收缩及高强螺栓的预紧力时效松弛等因素的影响，得出自锚式悬索桥运营阶段索夹高强螺栓预紧力损失计算公式，并通过ANSYS建立主缆和索夹一体化的精细有限元模型进行验证。经验证，计算公式解稍大于数值解，差值为10~20kN，拟合精度良好，可为悬索桥预紧力检测与加固提供参考。

高架铁路客运站通常为大跨度建筑，需设置天窗。传统的天窗设计方法难以解决复杂的采光需求和节能需求构成的多目标问题。为实现高铁站平天窗的多目标优化，文中基于高架高铁站平天窗的前期设计参数设置，采用Rhino和Grasshopper平台、Ladybug建筑性能模拟工具、Octopus多目标优化工具构建了一套基于遗传算法的平天窗多目标优化方法。该方法经过确定变量、确定优化目标、构建模型和程序编写等步骤，用Rhino和Grasshopper建立简化的参数化模型，导入Ladybug工具进行性能分析，依据分析结果用Octopus工具进行迭代的多目标优化；在优化过程中能够自动地对模型参数化的部分进行不断变更和模拟，记录每次变更、模拟的结果并进行比较，最终找出最满足设定的多个目标的参数；将参数返回到参数化模型即可得到最优结果的模型及对应的建筑性能模拟结果。对广州白云站的候车空间进行建模，依据国内外主要采光规范的要求，将采光强度达标、采光均匀度达标、采光有效性尽量大、眩光发生可能性尽量小、太阳辐射量尽量小作为目标体系，使用文中提出的方法进行多目标优化。结果表明：相比于原方案，经该流程多目标优化后最终生成的方案在满足规范要求的采光强度条件下，采光均匀度、采光有效性、眩光发生可能性、太阳辐射量方面均有很大程度的改善。文中提出的方法具有广泛的应用场景和较强的灵活性，可以为相关研究提供参考。

为了高效地得到平行钢绞线斜拉索施工过程中各股钢绞线的控制张力的高精度解，研究了描述斜拉索静力状态的参数间的非线性关系，提出了各股钢绞线控制张力的高精度、无迭代求解方法。基于斜拉索悬链线索形精确解，采用泰勒展开求解了张拉完成时斜拉索无应力索长的高精度近似解；基于正装分析法和等值张拉法两个基本原则，推导了在平行钢绞线斜拉索施工过程中，张拉不同钢绞线时斜拉索的等效静力状态；通过对无应力索长、斜拉索等效截面积和斜拉索投影长度的近似处理，求解了各股钢绞线的控制张力的高精度解。以珠海市洪鹤大桥主桥（主跨500 m的叠合梁斜拉桥）、珠海市鸡啼门大桥（主跨210 m的预应力混凝土斜拉桥）及两篇文献中的斜拉索为算例，计算了本文方法的近似解与迭代求解的悬链线精确解之间的误差。结果表明：本研究提出的方法计算的斜拉索无应力索长与悬链线精确解的误差小于0.002%，各股钢绞线张拉力误差小于2%，完全满足现场施工的精度要求；本文方法精度高、计算代价小，具有极高的推广和应用价值。

冷弯成型法是一种新的具有良好应用前景的曲面玻璃幕墙建造方法，为研究中空玻璃板冷弯后的力学响应，对中空玻璃板进行单向冷弯试验研究，考虑了不同冷弯曲率、玻璃厚度及空腔厚度对中空玻璃板的主应力分布、主应力变化以及层间相对滑移的影响，在试验的基础上对冷弯中空玻璃板进行了有限元数值模拟。研究结果表明，中空玻璃板冷弯时在各玻璃面上产生的主应力分布不均匀，最大主应力发生于外凸面长边中点，该表面最可能产生破坏应力，间隔条的约束作用使内表面的主应力极值点位置发生偏移；冷弯曲率对玻璃冷弯主应力和层间位移的影响最显著，而空腔厚度以及玻璃厚度的影响较小；所采用的有限元建模方法和材料参数能较好地模拟试验结果，数值稍偏保守。研究成果可为曲面中空玻璃幕墙冷弯成形法的设计和施工提供参考。

近场声全息技术在装配式建筑及构件隔声的现场测量中具有广泛应用前景，为了降低全息测量的复杂度和提高声场重建的准确度，文中首先以点声源为例，采用数值仿真和实验验证的方法，对隔声测量精度随参数的变化规律开展了研究；然后，探讨了参数的优选范围；最后，通过实例来验证文中选取的重建参数对隔声测量的有效性。结果表明：仿真值与实验值基本一致，隔声测量精度随重建距离和采样间距的增加而逐渐降低，随全息面孔径边长的增加而逐渐升高；重建距离和采样间距的取值不宜超出最高频率对应的半波长，全息面孔径边长的取值宜为构件尺寸的1.5倍，此条件下精度提升幅度最大；通过对重建参数的优选，不仅能降低隔声测量的复杂度、提高测量效率，而且可以得到较好的隔声测量精度，提升了近场声全息隔声测量技术的工程实用性。

颗粒介质的细观组构各向异性与宏观力学特性有密切的跨尺度联系，而颗粒形态特征对其组构各向异性的演化又起着重要的作用。除了颗粒的球度、棱角度、粗糙度以外，作者关注到颗粒形态特征中的偏心也是一个重要的影响因素，而至今很少有关于它的研究。本文采用所在团队自编的非球离散元程序SudoDEM构建了基于扩展超级椭球的偏心颗粒模型，开展了不同偏心颗粒的真三轴剪切模拟，探究偏心率对颗粒介质次生各向异性的影响，进而揭示颗粒介质宏观力学响应的细观机理。结果表明：细观组构各向异性随偏心率增大呈不同程度发展，共同承担着宏观抗剪强度的提升，同时配位数更大，滑动接触比例更高，接触力网格不均匀性也愈明显，这主要因为颗粒偏心增强了颗粒间的互锁咬合；法向接触力在次生各向异性中权重最大，法向支向量各向异性可忽略不计，切向接触力与切向支向量的各向异性受颗粒偏心影响较为敏感，在偏心颗粒试样中对强度贡献不可忽略；因偏心率而提高的弱接触、滑动接触比例间接导致了法向接触力各向异性向切向接触力各向异性转化。