为了提升薄壁不锈钢结构的承载性能和耐久性，在不锈钢管内外壁粘贴碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber-Reinforced Polymer，CFRP）复合约束海水海砂混凝土，制得一种CFRP-不锈钢夹层管海水海砂混凝土结构。以CFRP粘贴层数和方式为变化参数，对18个短柱试件进行了单调轴心受压试验，观察了试件的受力破坏过程及形态，获取了荷载-位移曲线和材料应变分布数据，分析了试件轴压力学性能的变化规律。结果表明：内外贴CFRP能有效地提高结构的承载能力和变形能力；无CFRP和内贴CFRP试件的破坏形态均为剪切破坏，但破坏形态会随着外贴CFRP层数的增加向腰鼓破坏转变；在相同粘贴方式下，试件的承载能力、变形能力和耗能能力随着CFRP层数的增加呈非线性提高；在相同粘贴层数下，内贴CFRP的力学性能提升效果优于外贴CFRP，粘贴1层和2层CFRP时，内贴试件的极限承载力相较于外贴试件能再提高5.6%和6.7%，同时内贴1层CFRP的试件的耗能能力与外贴2层CFRP的相当；应变分析显示，在试件破坏前，CFRP与不锈钢协同工作良好。文中最后基于极限平衡法，考虑不锈钢的应变硬化效应，提出了CFRP-不锈钢夹层管混凝土柱极限轴压承载力的计算公式，并收集了73个样本的数据进行验证，发现计算值与试验值较为吻合。

大多数双钢板-混凝土组合剪力墙采用螺栓连接或焊接肋的方式使钢板和混凝土协同工作。然而，这种连接方式可能导致整体性和塑性变形效率较低，且制作复杂，焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙能够有效地避免这些问题。为了深入研究焊接多腔双钢板-混凝土组合剪力墙的抗震性能，基于约束混凝土真三轴塑性-损伤本构模型和钢材弹塑性混合强化-韧性损伤本构模型，建立了组合剪力墙的精细化三维实体-壳模型，将模拟所得的滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、弹性刚度、承载力、累积耗能、等效阻尼粘滞系数和延性系数与已有拟静力试验结果相比较，发现两者吻合较好。分析结果表明：轴压比对组合剪力墙模型算例刚度和承载力的影响较小，而随剪跨比增大，组合剪力墙模型算例的刚度和承载力呈线性降低；轴压比对组合剪力墙模型算例总塑性耗能的影响较小，而剪跨比的影响较大，剪力墙总塑性耗能随剪跨比增大而降低；轴压比和剪跨比都不会改变算例各部件的耗能分配机制，即组合剪力墙模型算例以外钢板和内隔板耗能为主。

为探究中大跨径连续钢梁钢纤维混凝土（SFRC）组合桥面板优化设计方法，研究结合SFRC组合板偏拉试验与数值模拟所得SFRC受拉开裂特性，依据现有连续钢梁构造特点，采用SFRC代替原设计中C50混凝土铺装，通过Abaqus建立SFRC组合桥面板钢箱梁节段模型进行参数分析，考察了SFRC板厚、钢顶板厚、配筋率对主梁抗弯刚度、钢结构应力影响的特点。在此基础上以主梁弹性抗弯刚度和关键截面应力为约束条件，以上部结构自重与材料成本为优化目标，对中跨50 m和80 m连续钢梁进行优化。最后依据变量优化结果，采用Midas建立考虑负弯矩区SFRC开裂的杆系模型来验证优化结果的合理性。结果表明：文中引入材料塑性损伤的有限元分析方法具有可靠性，所建立的SFRC裂缝宽度与受拉损伤因子关系可以表征SFRC开裂状态。连续钢梁上80~120 mm厚SFRC层参与受力后使主梁弹性抗弯刚度提升17%~24%，当SFRC裂缝宽度达0.20 mm时，主梁抗弯刚度折减13%~20%；钢顶板应力降低7%~12%，主梁负弯承载力无明显变化。增大顶板厚度与配筋率均可有效改善钢顶板应力。对SFRC层厚、配筋率、钢顶板与顶板加劲肋尺寸进行优化分析，结果表明：相比原设计，优化后的50 m和80 m SFRC组合桥面板连续钢梁用钢量分别降低13%与6%，上部结构自重分别减小12%与6%，材料的成本分别降低14%与9%，该优化设计流程与优化结果可为SFRC组合桥面板在连续钢梁中推广应用提供参考。

为研究新型分离式实心板梁桥的全过程受力性能，以主梁净距、主梁数目和预应力筋配置情况等为关键参数，基于ABAQUS有限元软件平台对该桥梁体系开展非线性数值分析，探究分离式实心板梁桥从施工、运营到加载破坏的损伤演变及失效模式。结果表明：主梁破坏与主梁-桥面板组合破坏为分离式实心板梁桥结构的两类主要破坏模式。当主梁净距较小时，全桥各梁变形基本一致，承载能力较高，易发生主梁破坏；反之，主梁净距较大时，桥梁横向传力性能较弱，不同主梁之间存在变形滞后现象，易发生主梁-桥面板组合破坏。对于相近桥宽和跨径的分离式实心板梁桥，主梁间距过大不利于横向协同受力，全桥承载能力会降低约40%~50%；主梁数目较少的桥例可通过增加预应力筋配置数量来改善承载性能，单梁承载力提高幅度可达10%~30%，但预制阶段的上拱问题在设计中应予以重视。与一次浇筑整体式梁桥相比，该组合梁桥体系全过程受力分析所得的位移和应力响应历程有所区别，但极限承载能力差异较小。总体而言，新型分离式实心板梁桥具有良好的承载和变形能力，且自重小、建筑高度低、施工便捷，在国内具有良好的应用前景。

索杆结构长期服役过程中的锈蚀会造成构件截面损失，导致结构内力的重新分配，影响结构的安全性能。文中基于可靠度理论与结构极限状态分别建立了构件强度失效、钢索松弛失效及节点变形失效3种失效模式，并得到了不同失效模式临界状态下的可靠度限值控制不等式；通过力学推导，给出了以缺损面积为变量的杆件内力与节点位移变化公式，依据该公式可计算出可靠度限值控制不等式中的影响系数矩阵；引入钢材的锈蚀模型并结合非线性规划，提出了一种确定索杆结构构件面积缺损限值的方法。对一Levy型索穹顶的构件面积缺损限值进行了算例分析，并与规范限值进行对比。结果表明：索杆结构中的多数构件在强度失效与变形失效模式下的面积缺损限值高于耐久性限值，但松弛失效模式下的构件面积缺损限值小于耐久性限值，如按该限值要求对结构进行设计及维护将有可能发生钢索松弛失效；而安全性限值对于钢索构件较为严格，对于钢杆构件则与耐久性限值相同。因此，需综合考虑3种失效模式与规范限值，并按最严格的结果进行控制。

拉挤工艺制备的玻璃纤维增强复合材料（GFRP）由于其良好的电气、力学性能被广泛运用于特高压输电工程，其中动态载荷作用下的性质研究是其应用的基础。文中通过开展沿纤维方向的静载实验和疲劳实验，建立了基于S-N曲线和分段线性等寿命图的疲劳寿命预测方法；根据不同应力比下刚度退化规律，提出了基于改进三角函数形式的损伤累积模型，准确描述了拉-拉和拉-压疲劳载荷下的材料非线性刚度退化规律；建立了剩余刚度-剩余强度关联模型，实现了疲劳载荷下强度性能衰减的准确预测。结果表明，GFRP在拉-拉和拉-压疲劳下具有显著不同的刚度退化规律，文中所提出的模型可准确预测两种条件下的剩余强度；而压-压疲劳载荷下，刚度退化曲线存在两种显著不同的模式；同时，剩余强度结果表明，前70%疲劳寿命内材料强度可能并不会发生明显退化。文中建立的针对拉挤GFRP在不同疲劳加载下剩余强度与剩余刚度的预测模型，为GFRP耐久性设计提供了指导。

在雨雪等不利天气条件下，城市交通拥堵加剧，北京、天津等大城市在降雨条件下经常发生多路段区域性交通拥堵。因此，根据天津市中心城区和市郊区域路网实际交通数据，以路网交通流宏观基本图模型为研究基础，对比不同降雨量以及不同路网的路网交通流时序和宏观基本图变化规律，分析不同降雨量对天津市中心城区和市郊区域路网交通状态的影响。基于不同降雨量下中心城区和市郊区域路网宏观交通流的变化规律，分别构建路网动态演化模型，并对模型的参数进行标定和有效性验证。针对降雨条件下路网发生的区域性拥堵问题，基于宏观基本图的边界控制分别设计了不同降雨量下中心城区和市郊区域路网控制策略，通过仿真实验分析验证了不同控制策略的效果，并给出了能够缓解中心城区和市郊区域路网拥堵的可行策略。结果表明：在小雨天气条件下，将从市郊区域向中心城区的交通流量的转移比例减小量控制在9%~50%范围之内时，中心城区与市郊区域交通状态更加均衡，路网调控效果更好；在大雨天气条件下，将从市郊区域向中心城区的交通流量的转移比例减小量控制在23%~50%范围之内时，中心城区与市郊区域交通状态更加均衡，路网调控效果更好。这表明该控制策略能够缓解中心城区和市郊区域路网的交通拥堵，保障路网交通系统的稳定运行。

电动自行车违规行为对信号交叉口通行效率和安全具有显著的影响，是重要的安全管控对象。文中基于视频录像调查法获得的信号交叉口9 726辆非机动车数据，对比分析了3类非机动车在骑行者个人属性和时空场景影响下的违规行为特征。以骑行者个人属性、信号交叉口特征和交通流特性3方面共14个因素作为协变量，构建基于多元Logistic回归的电动自行车多类别违规行为模型，以揭示信号交叉口电动自行车闯红灯骑行、占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为机理。研究结果表明：电动自行车在信号交叉口总体违规率为44.01%，是传统自行车的1.21倍；中老年电动自行车骑行者发生4种违规行为的可能性高于青年；女性骑行者更易发生越线等待和逆向骑行违规行为，男性骑行者更易发生占用机动车道骑行；增设协管员可有效降低电动自行车在信号交叉口的闯红灯、越线等待和逆向骑行行为，但同时会增加电动自行车占用机动车道骑行的可能性；设置左转专用相位能有效降低电动自行车占用机动车道骑行、越线等待和逆向骑行行为。

公路转弯段的线形设计指标对护栏的安全性能有重要影响。文中基于路侧安全领域广泛使用的有限元软件LS-DYNA，通过模拟和实车试验对比验证模型的有效性，建立货车与混凝土护栏复杂碰撞试验模型，模拟计算得到车辆碰撞护栏的详细动画，作为平曲线路段上护栏安全性能的直观感受，将行车道半径、路面超高、车辆速度作为变量，研究和量化主要线形指标对混凝土护栏安全性能的影响。结果表明：道路半径接近与设计速度对应的极限最小半径时，车辆的翻滚角增大，车辆易碰撞护栏发生侧翻；行车道路面超高6%为混凝土护栏安全性能的临界点，采用大于6%的超高会使车辆沿护栏迎撞面爬坡跃升的高度增加，车辆更容易发生侧翻，设计时应避免大超高（6%以上）和小半径极值的组合；在曲线路段，碰撞速度对护栏安全性能的影响明显，整体式货车车速达90 km/h后，发生侧翻的风险明显增加。文中研究成果可为道路曲线路段路侧的线形安全设计提供理论基础。

三维点云由于受到雾、雨和雪等自然天气条件的影响较小而受到了广泛的关注，在交通、能源和医疗等多个领域得到了广泛的应用，其中点云分类旨在划分三维点云数据的类别，为不同领域决策者提供信息，实现解决方案的制订，对自动驾驶、故障诊断和医学影像分析等具有重要意义。点云分类的应用前景广阔，但目前仍面临着诸多挑战。由于点云的无序性、稀疏性和有限性等特点，传统的图像处理和计算机视觉方法难以直接应用于点云数据分析，直接利用卷积神经网络不能有效提取点云特征，部分模型的特征提取不够充分，局部和全局的信息未能有效的利用，可能丢失重要特征信息。针对上述问题，提出一种实现点云的局部和全局特征相结合的多特征融合模块，并结合偏移注意力机制嵌入多特征融合模块实现较深层次点云特征的提取，同时引入残差结构充分利用浅层提取的特征，防止网络过深导致浅层特征丢失。在ModelNet40和ScanObjectNN分类数据集上进行训练和测试，并对实验进行了消融研究和部分数据可视化。实验结果发现该模型在ModelNet40上的分类总体准确率为93.6%，与PointNet、LDGCNN和PCT等模型相比，分类总体准确率分别提高了4.4、0.7和0.4个百分点；在ScanObjectNN上的分类总体准确率为83.7%，与PointNet++和DGCNN相比，分类总体准确率分别提高了5.8和5.6个百分点，具有较高的准确率和鲁棒性。

为了探索波纹钢形状对加固盖板涵承载力的影响及填充混凝土的拱效应形成机制，采用室内试验与数值分析相结合的研究方法，以一个室内模型试验结果为基准，建立了72个箱形、圆弧及其之间的过渡形状的波纹钢加固盖板涵的数值模型，探明了加固体系承载力随波纹钢形状参数的变化规律；基于合理拱轴的概念，探明了填充混凝土的拱效应形成机理，并采用5个数值模型进行了验证。结果表明：拱腋半径保持不变时，加固体系的承载力随着拱顶、侧墙半径的增加而减小；拱顶、侧墙半径不变时，加固体系的承载力随着拱腋半径的增加而增大；提升加固体系承载力最有效的方式是增加拱腋半径，其次是减小拱顶和侧墙半径；填充混凝土的拱效应与荷载类型有关，当波纹钢的形状能保持拱轴连续并且在素混凝土刚性角以内时，加固体系的承载力最高。在设计波纹钢加固盖板涵结构时，应根据实际工程需要综合考虑波纹钢形状与填充混凝土的拱效应，尽量避免紧贴原盖板涵的加固设计。

已有的交通事故黑点鉴别研究大多基于事故频数或事故率，并未考虑交通事故对不同发生地的影响特征。为了综合考虑交通事故在不同交通环境和路网特征下的差异影响，并解决交通事故数据中零值远超经典离散分布的零膨胀问题，本文提出一种考虑节点综合重要度的改进网络核密度估计法，并基于零膨胀负二项回归模型对城市交通事故黑点进行鉴别。首先，在拓扑路网中综合考虑事故发生地的交通环境和道路条件构建事故综合影响度指标，连同事故严重程度指数嵌入到传统网络核密度估计中，通过在道路网络上生成平滑的密度表面定性体现点事件的空间聚集性。在此基础上，构建基于零膨胀负二项回归鉴别模型，明晰事故高发区域边界范围，定量刻画不同严重等级的事故黑点路段空间分布特征。最后，以深圳市华强北街道为例进行实例分析。结果表明，在90%、80%和70%的阈值水平下本文提出的事故黑点鉴别法的有效搜索率均高于平面核密度估计法，且考虑节点综合影响度后，部分无道路区域不再被误识，模型准确率比传统网络核密度法分别提升了3.60%、5.31%和7.20%。

为改善高速公路桥梁路段雾天环境的交通安全，文中考虑可变限速标志设置对驾驶行为的影响，从服从效应角度提出其量化评估方法，以期获得最优作用效能。文中以鄂东长江大桥为原型，选取该桥梁近年最低能见度（100 m）和自由流服务水平作为测试环境，设计3种限速策略，分别为对照组S_Ⅰ（无限速策略）、实验组S_Ⅱ（90~70 km/h限速策略）、实验组S_Ⅲ（90~70~50 km/h逐级限速策略）；依托驾驶模拟器，实现不同限速条件的雾天桥梁场景微观驾驶行为数据的细粒度感知，采用重复测量方差分析方法从驾驶人响应的快速性、稳定性及准确性剖析可变限速标志的作用机理及驾驶人特征表现，并通过模糊综合评价方法评估不同限速策略的有效性。研究结果表明：雾天桥梁可变限速标志能够使驾驶人更早地采取减速措施，车辆在雾区行驶过程的稳定性更好；在雾天能见度100 m情况下，90~70~50 km/h逐级限速策略的稳态频数更大，空间稳定性更好，且速度超调量和跟随比更小，响应准确性更高。模糊综合评估结果显示，90~70~50 km/h逐级限速策略作为最优方案，能够有效地提升雾区驾驶行为的调节适应能力，降低驾驶风险，提高车辆运行的稳定性。本研究成果为雾天桥梁可变限速标志的优化设置提供了解决方案，可为雾天桥梁的主动安全防控提供有效支撑。

大范围混沌系统由于能提供更宽的混沌区间，常用于保密通信等领域，已有的大范围混沌系统多为三维和四维系统，为了得到混沌特性更强和更复杂的系统，本研究提出了一个具有大范围超混沌状态且能产生多种共存吸引子的五维系统。通过用共存分岔图、共存相轨图、Lyapunov指数谱以及计算系统散度等方法去分析该五维系统的动力学特性。结果表明：该系统是一个耗散的超混沌系统；参数固定时，仅改变初始值系统能产生多个共存吸引子，当参数d取不同的值时，该系统会产生12种类型的共存现象，分别为周期1、周期2、周期4、拟周期、一涡卷吸引子、双涡卷吸引子等相互共存；当参数m在［0.1，4 000］区间变化时，该系统会一直保持超混沌状态，并且m在［70，4 000］范围内，系统的Lyapunov指数谱保持不变且维持3个正Lyapunov指数的超混沌状态，说明了该系统具有不变Lyapunov指数特性。此外，用现场可编程门阵列（FPGA）进行数字电路实现，在示波器上观察实验结果，验证了该超混沌系统的可实现性。

微纳米尺度下挠曲电效应相对于传统压电效应具有较高的机电耦合转换效率，其在传感、致动和俘能领域极具应用前景。然而目前多数商用有限元软件未包含挠曲电本构模型，无法对挠曲电结构进行有效的数值模拟。本研究基于Abaqus用户自定义单元（UEL）子程序进行二次开发，将挠曲电效应内化到计算模型。首先，结合配点混合有限元法（CMFEM），推导了挠曲电结构的力电耦合方程，并在Abaqus中开发了挠曲电单元，提供了挠曲电结构响应分析的数值模拟技术。与传统的混合有限元法（MFEM）相比，该方法的优点是易于建模，降低了计算自由度，提高了计算效率，节省了运算成本，并且挠度与电场强度指标都比其他方法更接近解析解。然后，通过上述数值模拟方法，建立了挠曲电结构响应分析数值模型，开展了矩形梁及弧形梁在不同边界条件下的力电耦合响应计算与分析。分析结果展示了梁的几何参数影响结构应变梯度\left|{\eta }_{\mathrm{113}}\right|的作用机制，表明在使用同一材料设计挠曲电梁时，可通过控制变形梯度来控制输出电压的大小。研究表明，改变梁的弯曲程度，可有效提高梁输出的开路电压，减小梁的挠度。相同程度弯曲下，弧形悬臂梁向下弯曲的开路电压大于弧形悬臂梁向上弯曲的开路电压。当向上弯曲弧形梁的圆心角为38°，左边缘为滑动支座，右边缘为铰链支座时，开路电压最大，可达214.07 mV，比悬臂矩形梁增加5倍。此外，相同模型若仅考虑压电效应，开路电压将下降89.3%。