为克服现有方法预测步长短、无法充分利用路网时空特征的局限性，实现高速公路行程时间的准确预测，基于高速公路起讫点（OD）数据集，采用随机森林模型（RF）、极端梯度提升模型（XGBoost）、长短时记忆神经网络模型（LSTM）、K-最近邻模型（KNN）、支持向量机回归模型（SVR）等5种常用算法对车辆行程时间进行多步长预测，并采用贝叶斯回归方法对各算法进行融合，融合模型可综合各预测算法的优点，具有更高的精度和鲁棒性。以广东水官高速龙岗至布龙段为例，对未来2h内每15min的车辆行程时间进行预测，并从预测精度和训练时长等方面对各算法的性能进行了对比分析。结果表明：多种步长下，随机森林算法和XGBoost算法的整体预测效果稳定；在步长较短（未来30min）的预测中，LSTM具有最高的精度；基于贝叶斯回归的融合预测方法综合了各预测算法的优点，整体预测精度最高。

单车事故作为高速公路上一种常见的事故类型，每年给我国人民生命财产造成了严重的损失。为降低该类事故带来的负面影响，将高速公路单车事故等级作为因变量，建立计量模型，探究其主要影响因素，并从工程和管理角度提出相应的安全改善措施。在获取2013至2015年广东省开阳高速公路的单车事故数据的基础上，为对事故发生时的天气状况进行更全面、具体和准确的描述，根据事故的发生时间和地点，为每起事故匹配了相应的实时气象数据。考虑到事故等级的有序性与事故数据中潜在的异质性，建立了随机参数有序logit模型对数据进行拟合。结果表明：车辆类型和空气湿度对单车事故等级的影响存在显著的异质性；单车事故等级的显著影响因素还包括驾驶员类型、救援到达时长、风速和事故时间。相对于非职业驾驶员，职业驾驶员发生重特大事故的概率高6.22%；相对于客运车辆等，货车发生重特大事故的概率低0.59%；相对于白天，夜晚发生重特大事故的概率低0.31%；路政救援到达时长每增加1min、湿度每增加1%、风速每降低1m/s，重特大事故的发生概率将分别增加0.01%、0.02%和0.10%。最后，根据该分析结果，提出了相应的安全改善措施。

为根据道路实时交通流运行状况针对性地制定安全管理方法，使用高速公路事故数据和实时交通流数据建立了事故风险评估与分析模型。采用匹配式病例-对照研究方法构建实验样本集，通过随机森林算法从构建的多个交通流变量中筛选出影响事故风险最重要的部分变量，以此建立支持向量机事故风险评估模型，并比较了不同核函数下模型的评估能力；同时为了探索不同病例-对照配对比对模型评估结果的影响，以不同的配对比构建了多个实验样本集进行实验。结果表明，模型能有效地根据实时交通流来评估道路事故风险；研究还发现，增大事故-非事故配对比能在一定程度上提升模型预测能力，该配对比无须沿用经验法则取值，可根据实际需求分析确定。

为分析高速公路线形空间参数对交通安全的影响，对美国华盛顿州5条州际高速公路的线形数据和公路上2011年至2018年发生的事故数据进行收集和统计处理，以百米为定长将公路进行分段，并计算出各路段的平均空间曲率、与前相邻路段曲率差绝对值、与后相邻路段曲率差绝对值作为描述变量，路段事故频数作为被描述变量，分别采用传统负二项模型、零膨胀负二项模型、零截尾负二项模型对全部路段数据和发生事故的路段数据进行拟合分析。结果表明：基于全部路段数据的模型中负二项模型优于零膨胀负二项模型；基于发生事故的路段数据的模型中，零截尾负二项模型优于负二项模型；在4个模型中，路段的安全水平和该路段与前、后相邻路段曲率差绝对值之间均存在较大的正关联，即增加公路三维曲率的连续性能提高交通安全性水平。由此可见，与前、后相邻路段曲率差绝对值可以作为道路线形水平评价指标，为道路线形设计的优化提供支持。

钢结构的主要破坏形式之一为疲劳破坏，这类破坏往往伴随着钢材的突然断裂；目前针对Q690D高强钢材的疲劳性能研究还比较缺乏。为了得到Q690D高强钢的疲劳特性曲线，本研究开展了Q690D高强钢的高周疲劳试验，根据试验的结果拟合出Q690D高强钢的应力-寿命（S-N）疲劳曲线，并与规范疲劳公式和其他强度等级钢材已有的疲劳试验曲线进行对比。试验结果表明：Q690D高强钢的疲劳性能远高于普通钢，且比美国钢结构规范（ANSI/AISC 360-10）和欧洲钢结构规范（BS EN 1993-1-9）的计算值要大，说明Q690D高强钢的疲劳性能比较优越，规范计算值偏保守；钢材的疲劳曲线与其屈服强度高度相关，且离散性很强。

为评价不同加劲措施的效果，对比研究了加劲和未加劲薄壁高强方钢管混凝土短柱的轴压性能。首先，设计并完成了加劲试件和未加劲对比试件的轴压试验，考察了钢管屈服强度和加劲措施类型对试件的破坏形态、荷载-轴向位移(应变)曲线及承载力、组合弹性模量和延性系数等力学指标的影响。结果表明，与未加劲试件相比，加劲措施可以改变试件的破坏进程与钢管的破坏形态，并改善试件的轴压性能，但不存在可以全面提高试件力学指标的加劲措施。然后，基于合理的钢材与核心混凝土本构模型，建立了轴压荷载作用下加劲和未加劲薄壁高强方钢管混凝土短柱的有限元模型，并通过试验验证了模拟结果。最后，利用有限元模型进一步分析了主要参数对加劲薄壁高强方钢管混凝土短柱轴压性能的影响。结果表明，不同加劲组合短柱的荷载-轴向位移曲线不同阶段分界点与力学指标存在差异，带圆孔斜拉钢板肋的加劲措施对提高承载力和延性更为有效，而双排钢板肋加劲措施对提高组合弹性模量更为有效。

利用ANSYS/LS-DYNA软件建立了混凝土钢丝骨架夹芯墙有限元模型，分析了单独冲击波作用、单独破片作用及二者复合作用下混凝土钢丝骨架夹芯墙位移响应的差异，探究了不同混凝土轴心抗压强度、钢丝骨架屈服强度、聚苯乙烯泡沫密度、斜插丝角度及布置方式、两侧混凝土及泡沫厚度、炸药比例距离和高度以及破片尺寸对混凝土钢丝骨架夹芯墙位移响应的影响。通过试验进行了对比验证，结果表明：建模方式是可靠的；单独冲击波作用下墙体的位移要大于单独破片作用及二者复合作用下的位移，但是在二者复合作用下墙体会产生更严重的损伤破坏；随着混凝土轴心抗压强度以及两侧混凝土厚度的提升，结构抗爆性能增强；钢丝骨架屈服强度及聚苯乙烯泡沫密度对结构抗爆性能的影响微弱；不同斜插丝角度及布置方式对结构抗爆性能影响较大；炸药高度位置对墙体损伤影响不大；当炸药比例距离一定时炸药量越大墙体损伤越严重；从墙体损伤角度分析时破片尺寸越大墙体损伤越严重。

地聚物相比于普通波特兰水泥，具有节能环保、快硬早强、收缩小、粘结性能好等优点。为探究地聚物砂浆作为植筋锚固胶的可行性，本研究开展了地聚物砂浆植筋后锚固试件的拉拔试验，考察了基体类型（混凝土、花岗岩）、锚固长度、钢筋直径（d）、加载方式（单调加载和重复加卸载）对地聚物砂浆植筋锚固性能的影响，并与普通水泥砂浆、商业有机植筋胶的相应性能进行了试验比较，还与文献中的无机胶粘结强度进行了对比。结果表明，地聚物砂浆的植筋锚固性能远优于水泥砂浆，与商业有机植筋胶相近。以地聚物砂浆作为植筋胶，使用直径为16mm的带肋钢筋在混凝土基体和花岗岩基体中进行植筋时，达到12d的构造锚固深度即可满足规范中关于植筋胶的粘结锚固质量要求。同时，在经历不超过70%峰值荷载水平的多次重复加卸载后，地聚物砂浆植筋的粘结锚固性能没有显著退化。因此，地聚物砂浆可作为混凝土基体和花岗岩基体中的一种植筋锚固材料应用于实际工程中。

为寻求较优方法识别简支梁初始抗弯刚度,根据“虚拟分割”的思想,首先将梁体分段,直接测试或间接得到预制梁在已知静力荷载作用下的分段截面处转角,通过建立转角与分段梁体抗弯刚度之间的关系式,反向求解各段梁体抗弯刚度值。利用有限元数值方法和试验数据验证了所提方法的正确性及有效性。采用矩阵条件数分别分析了梁体分段数量、作用力大小、类型、个数及作用位置5个因素对识别方程组稳定性的影响规律,并考察了转角测量误差对识别精度的影响。分析结果表明:梁体分段数量、作用力个数和作用位置是影响识别方程组稳定性的关键因素;梁的分段数量越少，测试传感器精度越高,能接受的转角测量噪声程度越高;在加载和测试方法得当的前提下,所提方法具有良好的鲁棒性,可用于简支梁的初始抗弯刚度识别;所提方法不需要复杂反演算法、有限元数值模型的配合，也无须已知梁截面尺寸、配筋和材料特性等,具有简便实用的特性。

针对地震作用下结构参数识别及未知输入反演问题，本研究提出一种仅观测部分自由度绝对加速度响应识别结构参数及反演未知输入的方法。首先，该方法基于变换空间法和最小二乘法，直接识别一层以上的结构阻尼和刚度参数；然后，利用识别得到的模态信息，求解一层刚度参数；最后，将动力方程转变到变换空间内，建立相邻采样时刻地震动输入的相关关系模型，提出一种简化的地震动输入反演算法。两层钢筋混凝土框架大尺度模型振动台试验及数值模拟结果表明:所提出的地震动输入反演方法对线性系统具有较高的精度及鲁棒性；对于非线性系统，反演得到的地震动输入时程能够较好地反映地震波低频特性，可进而用于区域结构及建筑群的抗震性能演绎分析。

土体在长期的地质作用下，饱和渗透系数表现出天然的空间强变异性。为探究饱和渗透系数变异性对边坡破坏概率的影响。对Green-Ampt模型进行改进，确定了湿润峰深度、边坡安全系数与降雨历时的关系式，利用蒙特卡罗法建立了饱和渗透系数变异性分析框架，探讨了不同降雨强度作用下，饱和渗透系数变异性对边坡破坏概率的影响。结果表明:在降雨初期，饱和渗透系数变异系数越小，边坡表现出的失稳破坏概率越小；随着降雨历时增加，边坡破坏概率逐渐升高，且随着饱和渗透变异系数增大，边坡破坏概率反而越小。在临界降雨区间内，边坡破坏概率会骤然上升，且临界降雨区间随着降雨强度的增大而变得集中。

针对多轴伺服系统在高速运动急停段因系统柔性产生的残余振动问题，提出了一种适用性广的后置自适应输入整形器算法。该算法无需辨识系统模态参数，以递归最小二乘法（RLS）为基础，残余振动信号作为算法输入，优化得到当前轨迹下抑振效果最优的整形器系数向量，并引入自适应遗忘因子更新算法，以提高整形器在非平稳环境下的跟踪性能。同时建立多层全连接神经网络模型，选择多组激励轨迹作为样本对网络模型进行训练，解决了原有算法在轨迹多次变更的工况下，重新进行优化引起的时间成本显著增加的问题。实验结果表明：相比普通后置自适应输入整形器，应用带自适应遗忘因子后置输入整形器整形后的轨迹停止后的残余振动幅值平均减小了28.3%，最多的减小36.9%，残余振动收敛时间缩短28.4%。应用基于多层神经网络模型的输入整形器整形后的残余振动幅值相比普通后置自适应输入整形器平均减小了21.6%，最多的减小29.8%，残余振动收敛时间缩短23.7%。本研究提出的算法对于提高多轴伺服系统定位精度、缩短定位等待时间具有一定的应用意义，并且多层神经网络模型的引入在期望轨迹变化频繁的工况下提高了整体工作效率。

针对港口重载自动导引运输车（AGV）工作中遇到的横向稳定问题，提出了一种基于三层控制结构的AGV在低附着系数路面下的横向稳定优化控制策略。其中上层控制器选用模型预测控制（MPC）算法，可对AGV动力学参数进行不断采样与预测并且可缓解与中、下层控制器串联带来的控制系统时间滞后问题。中层控制器利用遗传算法对模糊控制器进行参数寻优以应用于港口AGV车体稳定控制。下层控制器利用序列二次规划（SQP）算法将驱动转矩优化分配问题转化为二次规划子问题进行在线求解。搭建适用于港口AGV的Matlab/Simulink与Trucksim联合仿真平台，验证了本研究提出的策略的有效性与鲁棒性。

针对挖掘机工作装置疲劳评估中真实载荷难以获取的问题，本研究提出一种多工况实测载荷驱动和刚柔耦合模型相结合的疲劳寿命评估方法。以挖掘机工作装置为研究对象，利用压力和位移传感器分别测得其在不同工况下的油缸压力和伸缩量，建立力学平衡方程计算出斗尖载荷。以斗尖实际载荷数据作为驱动，在ADAMS中进行刚柔耦合虚拟样机仿真，得到工作装置各铰点力并按比例合成多工况下铰点力-时间历程，应用nCode软件对挖掘机动臂、斗杆进行疲劳寿命分析，并将分析结果与疲劳台架试验结果进行对比。结果表明，疲劳破坏位置和寿命均与台架试验具有良好的一致性，可为挖掘机工作装置抗疲劳设计提供依据。

插电式混合动力汽车（PHEV）行进间启动发动机时，因电机和发动机不同的转矩响应特性会引起较大的驱动转矩波动。针对此问题，提出了一种转矩协调控制策略。首先，在LMS.AMESim平台建立了所研究的混合动力汽车动力系统模型；然后，在Matlab/Simulink平台搭建了基于发动机怠速转速点火的“离合器油压模糊控制+电机转矩补偿+发动机调速控制+发动机转矩变化率限制”的转矩协调控制策略模型；最后，利用联合仿真平台进行了行进间启动发动机的模式切换仿真研究，并与不同的控制策略进行对比分析。结果表明：所提出的模式切换控制策略在整车冲击度和离合器滑摩功两方面均有较大改善，提高了模式切换的平顺性。

工程结构经常受到多维随机载荷的作用，多维随机载荷时间历程的精确模拟对于结构的可靠性设计具有重要意义。本研究在对多维随机载荷谱表示法进行严格的理论公式推导基础上，详细分析了合成时域载荷功率谱矩阵与目标功率谱矩阵存在较大偏差的原因，为多维随机载荷时域模拟修正提供了理论依据。提出了基于谱修正法的多维随机载荷时域模拟算法，通过计算合成时域载荷功率谱矩阵与目标功率谱矩阵的偏差，引入误差反馈项，并采用迭代技术修正合成时域载荷的功率谱矩阵，进而使合成时域载荷的功率谱矩阵能够趋近于目标功率谱矩阵。最后对一个三维随机载荷模型进行数值分析。结果表明，基于谱修正法合成的多维随机载荷时间历程的功率谱矩阵能精确匹配目标功率谱矩阵。