地面道路复杂的道路设施和交通运行环境，均会对自动驾驶的车道线感知产生影响。以地面道路为对象，利用搭载多传感器的同济大学车载全息信息采集系统测试车辆，在上海6条事故多发道路进行激光雷达车道线识别测试。采用混合建模方法（结合机器学习和二项Logistic模型），从道路特征、标线属性和交通运行3个维度，解析影响自动驾驶对车道线感知失效的关键因素及其特征变化的影响。基于LightGBM模型进行特征重要度分析，利用SHAP方法解析单个特征变化对车道线感知失效的影响。针对重要影响变量，采用二项Logistic模型确定显著因素及其交互效应。结果表明：标线组合类型、测试车运行速度、标线缺失、车辆遮挡、道路宽度、车道宽度、标线磨损、前车类型、指示标线类型、前车数量等10个变量为影响车道线感知失效的重要因素，重要度依次递减。车道宽度较窄（2.6 m），车辆前方存在大货车会增加车道线感知失效概率；标线缺失、磨损，双虚线组合及人行横道线会增加感知失效概率。二项Logistic结果表明除道路宽度外，其他因素显著影响车道线感知失效，且前车类型与车道宽度、前车类型与运行速度存在交互效应。研究结果可为混合交通环境下的车道线设计与优化提供指导，为传感器厂商和车企优化激光雷达感知算法提供依据。
通信网络的信息数据流与车辆的物理主体融合互动，使得网联自动驾驶车辆组成的编队能够实现快速的、协作的、共享的出行。然而，通信网络面临着信道衰减、资源紧张等挑战，使得车辆的行驶状态存在非线性、扰动随机性和行为不确定性等问题，影响着编队的稳定运行。为降低通信时延等不安全因素对车辆行驶状态产生的不利影响，相应的编队控制方法成为了车辆行驶安全的重要研究内容。为此，从空间计算损耗和信息时效性的角度出发，开展了通信时延下考虑行驶状态时空价值的编队安全控制研究，对增强车辆的内生安全，提升通信网络的鲁棒性能都具有积极的研究价值和现实意义。首先，考虑到信息传输的空间相关性，借鉴通信信号衰减理论，提出了一种基于空间修正的智能驾驶模型（Spatial Adjustment Intelligent Driving Model，SA-IDM），用以归一化多前车通信结构并修正前车状态信息。其次，考虑到信息传输的时间相关性，引入信息年龄（Age of Information，AoI）量化状态信息的时效性，采用频域方法对SA-IDM进行串稳定性分析，推导出能够反映状态信息是否“过时”的AoI临界值，进而转化为表征整个信息传输过程的时间价值，并提出了一种基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略。最后，采用实车测试试验和遗传算法对模型参数进行标定，并采用数值仿真验证模型的有效性。试验结果表明：SA-IDM可以抑制领航车的扰动带给编队的影响，当AoI临界值为0.2 s时，可以有效衡量信息的时间价值。状态信息重传策略可保障编队在高时延发生率（Delay Occurrence Rate，DOR）下及时获取信息。当DOR为20%时，SA-IDM的平均间距偏差与IDM相比其降低比例为33.5%；当DOR为70%时，基于信息更新路侧单元的状态信息重传策略与最大AoI重传策略相比，平均间距偏差值的降低比例为21%；此外，SA-IDM编队内靠前和靠后的车辆安全性较弱，需要更多的信息传输。
在大尺度、斜交的复杂交叉口，自动驾驶车辆执行右转驾驶任务面临多目标避撞的挑战，需要实时感知道路交通环境的动态变化。为从车辆需要准确感知的区域（安全视域）来评估交叉口适驾性，在中国上海6个智慧交叉口开展了现场测试，以揭示道路交通环境对感知的影响，明确交叉口边界。提出了基于驾驶任务和感知目标的安全视域评估方法。基于驾驶任务分析，确定进入交叉口、执行转弯阶段的感知子任务，识别需要感知的静态道路基础设施和动态交通参与者，形成了动态安全视域。根据自动驾驶车辆是否对感知目标准确检测，评估安全视域感知能力。将交叉口设计和交通环境作为输入特征，基于CatBoost集成学习模型构建安全视域感知预测模型，采用沙普利加和解释方法（SHAP）揭示感知能力与影响因素的关系。结果表明：①双侧虚线车道线对感知失效的影响程度更大，当右转半径大于等于8 m时失效概率增加，大尺度交叉口，如更宽的进口道车道（15.5 m）、更多的车道数（四车道），更易引发失效；②黄昏条件下失效概率增加，当前方有2辆以上非机动车或1辆以上机动车时失效概率增加，大货车比小客车对失效的影响程度更大。研究结果支撑了从安全视域来评估相似特征交叉口的右转适驾性，可指导智慧路口改扩建和自动驾驶测试开放道路管理，为自动驾驶感知算法优化提供影响因素和阈值。
路侧感知单元（Roadside Sensing Units，RSU）视场范围有限，且交通环境中动、静障碍物易影响RSU的感知精度。因此，即使多个RSU可协同工作，RSU可获取的轨迹数据与真实轨迹数据仍存在偏差且随RSU布设参数而变化，进而导致RSU冲突风险监测效能的差异。面向实地建造前RSU的优化配置，基于真实轨迹数据构建了交叉口RSU风险监测效能的虚拟评价方法框架。模拟RSU实时风险监测的工作机制，利用实测轨迹数据建立基于Agent的交叉口多模式冲突风险分析方法。融合静态场景模型与真实轨迹数据，进行动态三维交通场景重构。在RSU模型参数化表征的基础上，构建RSU协同感知轨迹的仿真方法。针对连续仿真获取感知轨迹的耗时性问题，以原始轨迹与交叉口概率占用图先验信息为输入，以协同感知仿真获取的轨迹为输出，基于深度神经网络（DNN）建立了考虑感知限制的轨迹生成方法。分别基于原始轨迹与可感知轨迹计算多类别冲突风险的TTC指标，利用风险交叉熵度量RSU的风险监测效能。利用CitySim公开数据集Intersection A与E的轨迹数据对方法框架进行测试。结果表明：交叉口RSU的冲突风险监测效能与RSU的布设参数密切相关；在测试集中，采用DNN生成RSU感知轨迹的RMSE均值为0.353；在相同的测试条件下，基于DNN方法与基于协同感知仿真方法计算的风险交叉熵值呈显著正相关，优于不考虑感知限制的简单感知模型；在16 GB内存、Intel® CoreTM i7-12700H@2.30 GHz、RTX-3060计算设备上通过协同感知仿真与DNN生成单条轨迹的平均时间分别在100 s与10-2 s数量级。相比于已有研究方法，所提方法框架考虑了RSU感知限制因素与交叉口多类别风险，可在RSU实地布设前量化评价风险监测效能，对辅助交叉口智能化改造具有积极意义。
为了解决智能车路径跟踪精度下降与稳定性变差的问题，提出一种基于多约束自适应模型预测控制（Multiple Constraint Adaptive Model Predictive Control，CAMPC）的路径跟踪与稳定性集成控制方法。基于车辆动力学与预瞄误差模型建立预测模型，分析道路附着系数对轮胎侧向力的非线性特性和轮胎侧偏刚度的影响，采用魔术公式设计一种轮胎侧偏刚度修正系数来实时修正预测模型中的侧偏刚度。基于相平面法对车辆稳定性进行分析，得到车辆横摆角速度和质心侧偏角极限值，用于构造车辆稳定性包络线约束；随后根据车辆相轨迹到包络线边界的距离设计一种稳定性指标来表征车辆稳定性程度，基于此指标设计一种权重自适应调节机制；通过添加稳定性包络线、道路环境等多约束，并结合权重自适应机制提出一种CAMPC控制方法来实现对车辆的路径跟踪与稳定性集成控制。基于MATLAB/Simulink与CarSim的联合仿真平台，对CAMPC控制方法的有效性进行验证。研究结果表明：侧偏刚度修正系数可以改善附着系数变化引起的模型失配问题，提高路径跟踪性能；在积雪路面上，CAMPC相对于传统MPC，将横摆角速度最大值和质心侧偏角最大值分别降低了10.8%和59%，改善了车辆的稳定性；在冰雪路面上，CAMPC相对于传统MPC，将横摆角速度最大值和质心侧偏角最大值分别降低了59.6%和71.5%，改善了车辆稳定性并提高了车辆路径跟踪精度；在附着系数突变路面上，传统包络线约束效果不明显时，CAMPC可以有效降低质心侧偏角，改善车辆侧滑程度；在变车速和变附着系数路面工况下，与滑模控制（SMC）、线性二次型调节器（LQR）以及Stanley控制方法相比，所提控制方法可以提高路径跟踪精度以及车辆稳定性。所提控制方法可为自动驾驶控制技术研究提供一种思路。
为深入分析驾驶人认知控制与驾驶之间的关系，明晰不同认知控制组别驾驶人的驾驶绩效差异，探索“认知控制-车辆控制能力-驾驶绩效”的影响关系机理，招募49名年轻被试，开展考虑抑制控制与工作记忆2种典型认知控制能力的心理学试验，根据抑制控制与工作记忆测试结果将驾驶人分为高抑制控制高工作记忆（A组）、高抑制控制低工作记忆（B组）、低抑制控制高工作记忆（C组）与低抑制控制低工作记忆（D组）4组。基于驾驶模拟器设置包括预期、突发等事件类型的道路风险场景开展模拟驾驶试验，以整体道路的风险事件响应评估代表整体驾驶绩效，以无风险事件时正常路段的平均速度代表车辆纵向控制能力，车道横向位置标准差代表车辆横向控制能力。研究结果表明：突发事件的风险驾驶倾向比预期事件高15.1%；在风险响应评估方面，A组比D组显著降低16.8%的风险驾驶倾向；事件类型与认知控制对风险响应没有显著的交互作用；在车辆控制能力方面，D组比A组的平均速度显著高出16.2%，但横向位置标准差在各组别之间没有显著差异；车辆纵向控制能力在认知控制和风险响应之间起到中介作用，形成“认知控制-速度控制-风险响应”的简易关系框架。因此，可以得出风险响应和平均速度的显著差异皆是由2种认知控制能力同时变化所致，不同认知控制组别的驾驶人主要通过纵向控制引起风险响应差异。研究发现可为驾驶安全的提前干预与认知培训以及车载安全系统的设计提供借鉴和参考。
高速公路客货混行场景下，客货车辆物理性能和驾驶行为差异易导致货车后方小汽车出现急加减速、超车等危险驾驶行为，影响交通流稳定性，加剧道路交通事故风险。鉴于此，聚焦于客货场景，创新性地以货车“压迫度”为切入点，探究客货车辆交互影响下小汽车的换道行为和行车风险。首先，引入分子相互作用力构建考虑驾驶风格的货车压迫度（Oppression Measurement of Truck，OMT）量化指标，以量化货车对小汽车行驶存在的压迫影响。进一步采用货车压迫度优化小汽车换道意图判别方法，并融合货车压迫度构建基于卷积神经网络-长短期记忆混合神经网络（CNN-LSTM）的换道意图识别模型和基于轻量级梯度提升机（LightGBM）的换道风险预测模型联合组成的两阶段换道风险预测模型，并采用车辆轨迹数据集验证模型的有效性。研究结果表明：有换道行为的车辆总体上受到更强烈的货车压迫；熟练型驾驶人能够容忍高强度的货车压迫，而谨慎型的驾驶人对货车压迫较为敏感，偏向于保持在低压迫度下行驶。其次，货车压迫度与行车冲突之间存在时间滞后相关效应，较强压迫度能影响车辆驾驶行为，进而引发行车风险变化。融合了货车压迫度指标的模型在换道意图识别与风险预测中表现出更高的精度，并且货车压迫度在换道风险预测模型中具有较高的特征贡献度，研究结果可为复杂交互场景的微观建模与主动安全管控提供全新视角和有效理论支撑。
异常驾驶人行为（ADB）是一种常见且易引发交通事故的不安全驾驶人行为，严重危害交通安全。为了全面、准确、快速地检测ADB，提出了一种基于混合对比学习的异常驾驶人行为识别与量化模型（ADB-HCL）。模型创新性地将Mix-up数据增强策略融入对比学习框架，生成介于正常与异常驾驶人行为之间的混合样本，扩展驾驶人行为特征空间的覆盖范围，以提升模型识别未知或罕见异常行为的能力。同时，通过生成代表正常驾驶人行为的模板特征，计算待测驾驶人行为与模板特征之间的距离，量化异常程度，克服传统方法仅能提供已知异常驾驶人行为离散输出的局限性。基于DAD和AIDE数据集的试验结果显示，ADB-HCL方法在识别未知异常驾驶人行为方面表现出色，在推理时间仅为10.75 ms的情况下，准确率达到86.73%，相较于现有方法提高了6%~15%。驾驶人行为异常程度量化结果显示，该方法可以实现对异常驾驶人行为的细粒度量化。研究结果表明，ADB-HCL在识别异常驾驶人行为的全面性、准确性、细致性和检测速度方面具有显著优势，展示了其在车辆主动安全技术中应用的潜力。
补偿行为是复杂交通场景下驾驶人平衡工作负荷和驾驶任务、维持驾驶绩效、保证行车安全的操作过程。为了探究高负荷状态下驾驶人补偿行为特征，并量化这些行为对提升行车安全的效能，设计了3种次任务与3种跟车条件组合的驾驶负荷加载场景，招募42名被试开展驾驶模拟试验。首先，选取制动减速度、车头时距、次任务完成率等6项指标，构建补偿行为测定指标体系，并进行多因素方差分析；其次，提取跟车过程安全裕度指标，基于Logit连接函数构建跟车驾驶碰撞风险预测广义线性混合模型；然后，考虑驾驶人个体差异，基于逼近理想解算法，对补偿行为积极性量化排序，结合聚类方法对驾驶人进行分类；最后，在极限梯度提升树模型的基础上，采用优化算法对模型最大深度、学习率和树的数量等超参数寻优，构建行车安全评价模型。研究结果表明：高负荷场景下驾驶人采取了降低车速、增大车头时距、提升努力程度、中断次任务等补偿策略，前车一般制动和紧急制动场景下，驾驶人通过降速补偿策略将车头时距分别提升46.2%和49.5%，可维持行车安全状态不变，验证了补偿行为有效性；融入驾驶人补偿行为特征变量后，行车安全评价模型召回率提升了7.13%、准确率提升了3.08%。研究结果可为高负荷环境下的驾驶行为调控和交通安全评价提供参考。
高速公路分流区作为典型的交织区域，容易发生急刹车、急变道等危险驾驶行为，这些行为往往会引发严重的交通冲突。为有效评估高速公路分流区的安全水平，深入探讨了冲突数据的优化问题，提出了一种融合冲突可能性和严重性的高速公路分流区冲突数据集筛选方法及极值建模应用。在冲突可能性方面，以碰撞时间差（Time Difference to Collision，TDTC）为指标，探究了高速公路分流区车辆碰撞的3种典型场景，并计算出冲突事件的时间阈值；在冲突严重性方面，引入Delta-V来筛选出具有潜在人员伤亡后果的冲突事件。将该融合数据集与传统仅考虑冲突可能性的单一数据集进行对比，并通过构建区组极值模型进行安全评估。结果表明：基于融合数据集构建的极值模型，冲突极值的重现水平结果平均绝对误差为0.046，均方根误差为0.058，其估计精度和实际冲突的拟合效果均优于传统数据集；使用极值模型对各分流区的碰撞频次进行了预测分析，发现其评估可靠性和事故预测结果更加符合实际冲突情况，提升了事故预测的可靠性。融合冲突可能性和严重性的高速公路分流区冲突数据集筛选方法可以为高速公路分流区安全评估模型的精度提升提供新的思路。
为探究公路螺旋隧道行车时驾驶人的心理旋转效应，招募了30名被试开展自然驾驶试验，采集驾驶人在曲线隧道和螺旋隧道行车时的视觉特性数据和心电特性数据，构建因子模型选取驾驶人心理旋转效应的敏感评价指标，对比驾驶人的主观负荷强度和弯坡错觉程度，并构建数据包络分析模型（DEA），识别和探究公路螺旋隧道行车环境对驾驶人心理旋转效应的影响特征。结果表明：驾驶人心理旋转效应的敏感视觉特性指标为注视持续时间、瞳孔直径、扫视持续时间和扫视幅度，敏感心电特性指标为HR、SDNN、LF/HF和SampEn；曲线隧道与螺旋隧道条件下驾驶人视觉和心电表现存在显著差异，相较于曲线隧道，驾驶人在螺旋隧道行车时表现出更大的注视持续时间、瞳孔直径、扫视持续时间和更小的扫视幅度，以及更大的HR、LF/HF和更小的SDNN、SampEn；驾驶人在螺旋隧道行车时的视觉注意水平更高、视认反应时间更长，信息感知和处理难度更大、心理努力程度更大、视觉搜索效率下降，辨识能力减弱，同时更容易引起紧张和焦虑，从而导致自主神经调节能力减弱、心率变异性降低；此外，驾驶人主观评价结果显示，螺旋隧道行车时的弯坡错觉程度和主观心理负荷程度均大于曲线隧道；基于DEA的综合评价显示，曲线隧道在技术效益、规模效益和综合效益方面均优于螺旋隧道，这表明螺旋隧道行车环境对驾驶人视觉和心理绩效有损害，需要采取措施加以改善。
车人事故中地面所致行人损伤不可忽视，为降低人车碰撞中地面所致人体损伤及防护风险，提出一种基于人体落地机制预测的人地碰撞损伤防护方法。先基于1 300组人车碰撞事故数据建立人体落地机制预测模型，再依据预测结果建立车辆制动规则，最后再依据规则控制车辆运动。720次仿真结果显示，所提方法能准确预测87.5%的人体落地机制，其中机制M1、M2、M3、M4、M5的预测准确率分别为75.29%、95.75%、91.3%、94.55%、100%，且可降低地面所致WIC、HIC分别达61.7%、37.5%，并将方法使用风险降至8.33%。进一步分析具体落地机制预测不准的原因，并据此更新车辆制动规则，改进后的方法能大幅提升M1机制的预测准确率，预测准确率达92.94%，且可将使用风险降至5.83%，地面所致WIC、HIC的降幅则分别提升至70.3%、43.6%。研究成果将为人地碰撞损伤预测提供新思路，为智能车行人保护提供低风险新方法。
弱势道路使用者（Vulnerable Road User，VRU）在交通事故中的伤亡风险极高，现行VRU头部保护测评方法单一的头部碰撞速度和损伤评价指标无法反映脑组织应变，在模拟真实碰撞事故的有效性和评估头部损伤风险的准确性方面存在不足；基于此，利用40例真实人车碰撞事故重建数据，提取VRU头部碰撞边界条件，使用THUMS头部有限元模型与头锤冲击器，探讨在规程测试工况场景下真实头部碰撞边界条件对头部运动学和损伤的影响，以及与规程测试工况之间的差异。研究结果表明：现有规程测试工况下的线性加速度峰值较高，但旋转速度峰值却显著低于真实事故案例；不同碰撞位置对头部运动学和损伤响应参数有显著影响，特别是在风挡侧边缘和右下角等刚度较大的区域，规程测试工况下的头部损伤风险高于真实事故边界，而在风挡的其他区域则正好相反。建议未来规程或虚拟测评将头部碰撞边界与损伤评价指标多样化，特别是考虑不同碰撞位置的差异及头部旋转对脑组织损伤的影响等：针对风挡大部分区域（非边缘区域），可通过适当增大线性速度来增强头部旋转并引入基于旋转运动的头部损伤评价指标；对未来虚拟测评，采用基于脑组织应变的损伤评价指标，可更全面和准确地评估真实事故中的VRU头部损伤风险。
交通事故和坠落所引发的头部碰撞减速工况有较高概率导致脑挫伤，已严重威胁低龄儿童的生命安全。然而，低龄儿童的脑挫伤损伤特性尚不清晰。考虑到儿童尸体样本难以获取，以小猪作为儿童的代理模型，通过试验与仿真相结合的方式，针对头部碰撞减速工况下的低龄儿童脑挫伤特点及致伤过程进行研究。首先，开展了自由坠落冲击试验，诱发了小猪脑挫伤，分析了脑挫伤特点。其次，基于高逼真度小猪头部生物力学模型按照试验工况进行碰撞仿真，结合试验获取的脑挫伤区域，确定了能够描述脑挫伤的力学表征指标。然后，基于所确定的力学指标对应的脑组织云图分析了脑挫伤致伤过程。最后，将小猪脑挫伤特点与从医院获取的真实事故中低龄儿童的脑挫伤特点进行了对比分析。研究结果表明：脑挫伤通常出现于头部撞击区域下方附近区域的脑组织，表现为冲击伤；脑组织最大剪切应变、最大主应变和颅内压力3个力学表征指标均能够用于描述脑挫伤；脑挫伤出现的区域主要受颅骨变形所引发的颅脑相对位移的影响，其导致的较高的颅内正压力、较大的脑组织剪切应变或主应变均会引发脑挫伤；此外，脑组织的惯性作用会加剧脑挫伤的严重程度；小猪脑挫伤特点与从医院获取的真实事故中低龄儿童的脑挫伤特点具有较好的一致性。研究结果有助于低龄儿童脑挫伤评价准则的建立及相关防护策略的提出。
波形梁护栏是中国使用最广泛的护栏形式之一。当汽车因故障、意外或驾驶人操作不当偏离正常行车道时，波形梁护栏可以防止车辆越出道路以避免严重事故的发生，因此护栏在汽车撞击下的阻挡功能，对于道路安全十分重要。目前常采用实车足尺碰撞试验或有限元方法来评估护栏的阻挡功能，成本高昂。为了解决这一问题，提出估计波形梁护栏在汽车撞击下的最大侧向位移的简化理论模型。建立整体坐标系及固连于汽车的局部坐标系，并将波形梁护栏板简化为仅承受拉力的索，而后基于力的平衡条件、材料与构件的本构关系及位移协调条件，进行护栏板与立柱群的静力学分析及汽车的动力学分析，得到求解整体系统动力学响应的非线性方程组，该方程组可通过牛顿迭代法和中心差分法进行求解。上述分析过程考虑了护栏板和立柱的屈服及卸载过程、螺栓孔洞对护栏板的削弱及汽车与地面的侧向摩擦。最后，通过通用有限元软件LS-DYNA对提出的简化模型进行验证，理论计算结果均小于仿真结果，误差平均值为13.11%。结果表明：提出的理论模型可以准确地估计汽车与波形梁护栏碰撞的最大动侧移，相比传统的有限元计算方式，大幅度降低计算的时间成本，提供一种便于使用的波形梁护栏阻挡功能设计评价方法。
针对危化品运输事故应急救援站的选址与分配问题展开研究：首先，为准确描述救援站对道路的全覆盖且不出现重复，提出了非增连续形式的道路全覆盖度函数，建立了确定性情况下的改进广义最大弧覆盖选址-分配（Improved Generalized Maximal Arc-covering Location-allocation，IGMACLA）模型；其次，考虑到应急救援时间具有不确定性，以及新提出的道路全覆盖度函数在处理不确定救援时间方面的适用性，构建了基于分布鲁棒优化方法的带有模糊机会约束的IGMACLA模型；然后，运用易处理的近似方法，分别在零均值有界扰动和高斯扰动模糊集下将原始分布鲁棒优化模型转换为整数二阶锥规划模型，并进一步使用分支切割算法求解；最后，借助数值算例验证了上述模型的有效性和可靠性，并分析了分布鲁棒优化方法相较于传统鲁棒优化方法和随机规划方法的优势所在。研究结果表明：基于分布鲁棒优化的IGMACLA模型的计算结果较之于确定性IGMACLA模型而言相对保守，但是具有较强的鲁棒性；随着容许度水平的增大，基于分布鲁棒优化的IGMACLA模型的最优目标值，即应急救援站总覆盖效果的下界值逐渐增大（或减小）；通过结合部分的概率分布信息，分布式鲁棒优化方法显著优于传统鲁棒优化方法；与随机规划方法相比，分布鲁棒优化方法可以通过付出较小的代价，来抵抗未知完整概率分布信息所带来的不确定性；模糊集中部分概率分布信息被利用得越多，分布鲁棒优化方法受容许度水平和分布非精确性变化的影响越小。研究成果可作为危运事故应急救援站选址与任务分配的决策依据。
沥青混合料黏弹性是路面力学响应分析与结构设计的重要考量。为了明晰水-温-光多场耦合作用下橡胶沥青再生回收沥青胶结料的分子结构与组分演化趋势，深入分析基于流变测试的橡胶沥青再生回收沥青胶结料黏弹性特征，并探究橡胶沥青再生回收沥青混合料的黏弹性演化规律，首先，自主研发了氙灯环境老化箱，实现了室内的水-温-光多场耦合加速老化；其次，通过傅里叶变换红外光谱与凝胶渗透色谱测试，探究了不同老化阶段下胶结料的微观特性；再次，开展了基本流变特性、频率扫描和小应变蠕变测试，揭示了橡胶沥青再生回收沥青胶结料的黏弹性演变特征；最终，在不同老化阶段下，明晰了橡胶沥青再生回收沥青混合料在动静态荷载下的黏弹性特性。研究结果表明：胶粉的掺入将胶结料羰基因子、亚砜因子、长链因子水平至少降低5%，使大分子含量变化速率减缓25%以上；对胶结料而言，同时掺入胶粉与回收沥青混合料（RAP）能够将胶结料失效温度平均提升1个等级，使相位角平均降低8%，使不可恢复蠕变柔量平均降低80%、使可恢复蠕变提高300%，将胶结料在测试频率为10-3~10 Hz之间的复数模量提升30%以上；对混合料，同时掺入胶粉与RAP能够将高频区间的动态模量平均提升14%，将0.1~103 Hz范围的相位角平均降低7%，将混合料黏弹状态的临界频率降低至少50%。研究可为橡胶沥青再生回收沥青胶结料的材料设计与工程应用提供依据。
沥青的疲劳损伤过程是复杂的变速率物理反应过程，为了能够准确地表征沥青疲劳损伤过程，选用基质沥青和SBS改性沥青，开展了不同温度下的应力控制疲劳试验，采用耗散伪应变能剔除了黏弹性耗散能对疲劳损伤的干扰，并应用耗散伪应变能表征了沥青的疲劳损伤，通过分析耗散能描述的损伤演化方程，确定了沥青疲劳损伤的代表性速率，并借助Arrhenius动力学方程关联了不同温度下沥青的疲劳损伤代表性速率，确定了沥青的疲劳损伤活化能。研究结果表明：耗散伪应变能可较为准确地表征沥青的疲劳损伤；损伤演化方程参数β可作为沥青疲劳损伤过程的代表性速率，用以量化沥青疲劳损伤过程的整体速率；沥青疲劳损伤活化能为疲劳损伤过程需要的最低能量，其表征了沥青发生疲劳损伤的难易程度，疲劳损伤活化能愈大，沥青愈不容易产生疲劳损伤；SBS改性沥青和基质沥青的疲劳损伤活化能分别为59.92、28.91 kJ·mol-1，表明SBS改性剂形成的聚合物网格会增加疲劳损伤活化能，从而改善沥青的疲劳性能。综上可知，采用疲劳损伤代表性速率和疲劳损伤活化能2个动力学指标能够准确地表征沥青的疲劳损伤过程。
为研究流态工业固废固化黄土在路基工程中应用的可行性，基于响应面法（RSM），以粒化高炉矿渣粉（GBFS）、循环流化床脱硫粉煤灰（CFBFA）、烟气脱硫石膏（FGD）为影响因素，试件7、28 d无侧限抗压强度（UCS）为响应值建立响应面模型，开展了固化剂中掺10%水泥（OPC）时，各固废材料交互作用对流态固化黄土强度的影响研究；优化了固化剂配合比，并结合XRD、FTIR、TG-DTG和SEM微观试验分析了其强度形成的水化作用机理。结果表明：随GBFS掺量增加，CFBFA掺量减小，7、28 d UCS明显增大，GBFS与CFBFA交互作用对UCS的影响显著；随FGD掺量增加，7 d UCS先增后减，而28 d UCS减小，FGD与GBFS交互作用对UCS的影响从7~28 d由显著变为不显著，而与CFBFA交互作用的影响则相反；基于RSM确定的最佳配比，并考虑强度要求及原材料成本，提出当灰土比为0.15、水固比为0.51，固化剂中掺10% OPC时，GBFS、CFBFA和FGD建议的掺量范围分别为43%~50%、25%~32%和8%~15%；在反应初期，OPC水解产生的OH-与FGD溶解出的Ca2+、
为研究边坡干湿消落带石灰岩的损伤劣化特性，采用直径50 mm分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统对不同干湿循环等级石灰岩开展不同应变率下的单轴压缩试验，分析了石灰岩的单轴压缩力学特性劣化规律及机理，基于Lemaitre应变等效原理构建了干湿动载耦合作用下石灰岩宏细观复合损伤本构模型，并验证了该模型的有效性。试验结果表明：随着干湿循环次数的增加，试样内部细观结构不断弱化，进而在宏观物理特征上表现为纵波波速、抗压强度和弹性模量的逐渐降低以及孔隙度、峰值应变的不断增加；随着应变率的增加，试样耗散能增加，内部更多的微裂纹萌生并活化，试样强度表现出显著的应变率增强效应，同时弹性模量、峰值应变及损伤程度呈现出逐渐增加的趋势；干湿循环引起的细观损伤与动载引起的宏观损伤相互叠加作用，共同加剧了试样的损伤破坏；基于Lemaitre应变等效原理建立的石灰岩宏细观复合损伤演化曲线可分为初始损伤保持、损伤缓慢增加、损伤加速及损伤减速终止4个阶段，实现了对复合损伤演化全过程完整统一的模拟；建立的本构模型可以较好地表征干湿动载耦合作用下石灰岩变形破坏过程中应力、应变特征，与试验数据吻合度高，且模型参数物理意义明确。模型为干湿循环岩石强度的估算和岩石变形、损伤、破坏等问题提供了参考。
从国内外工程界对钢管混凝土桥梁应用中脱黏和脱空问题的长期质疑，以及钢和混凝土2种材料差异角度入手，综述了钢管混凝土结构界面黏结性能、界面传力性能和结构承载性能3个方面的研究进展，厘清界面脱黏机理，及其由此带来的界面传力和组合作用失效机理。针对此问题，提出内栓钉和PBL加劲型钢管混凝土桥梁结构，并综述创新结构在界面工作性能、节点力学性能、壁板屈曲性能和构件承载性能4个方面的研究成果，论证了创新结构实现钢管和混凝土共同工作的可行性。结果表明：钢和混凝土2种材料在热传导、收缩徐变、泊松比、弹性模量、强度、截面尺度和成型方式等方面均存在较大差异，是产生钢管混凝土脱黏和脱空、界面传力和组合作用失效的根本原因；钢管混凝土界面黏结强度试验结果离散性大，切向和法向黏结强度均不高于1.5 MPa，混凝土水化热、日照温差、混凝土收缩徐变和轴压荷载、疲劳荷载等多种因素耦合作用下，服役期钢管混凝土桥梁界面不可避免地发生脱黏；不同体系的钢管混凝土桥梁界面传力可分为构件和节点界面传力，尚缺少完善的桥梁界面传力模型，仅能借鉴房建中柱顶构件界面传力和梁-柱节点界面传力模型；不同类型脱黏对钢管混凝土承载性能影响不同，球冠形脱黏影响最小，部分环形脱黏次之，环形脱黏影响最明显；钢管混凝土中内设的栓钉可以起到连接件作用，确保了界面工作性能和节点传力的可靠性；内设的PBL则兼具连接件和加劲肋作用，一方面，确保了钢管混凝土界面和节点传力的可靠性，另一方面，增强了壁板的局部稳定和构件承载机理。
为了研究钢内芯-UHPC组合箱梁的抗剪性能，通过三点加载的方式对5个钢板-UHPC组合腹板试件进行试验测试，采用DIC对试件的裂纹演变全过程进行观测，分析了配箍率和钢腹板高度占比对组合腹板抗剪性能的影响。试验结果表明：纯UHPC腹板、半钢+UHPC组合腹板、全钢+UHPC组合腹板发生剪切破坏，配箍筋UHPC腹板、全钢+配箍UHPC组合腹板发生弯曲破坏；钢腹板高度占比的提高对钢板-UHPC组合腹板剪切性能有着显著影响，当钢腹板高度从0增加到300、600 mm时，组合腹板的极限承载力分别提升了9.3%、57.6%；增配箍筋能够有效抑制腹板斜裂缝的发展，使组合腹板的破坏模式从剪切破坏向弯曲破坏转变。基于材料力学理论，提出了钢板-UHPC组合腹板开裂荷载的计算方法，所得计算值与试验值相对误差的平均值在6%以内。基于法国规范计算的剪切破坏组合腹板抗剪承载力与试验值相对误差为3%~13%。研究结果可为钢内芯-UHPC组合箱梁的设计与工程应用提供参考。
针对装配式板梁桥铰接缝常见病害的评估问题，通过多梁系统的力学模型研究了桥梁模态与铰接缝刚度的理论关系，提出了基于特征方程解的铰接缝刚度识别方法，旨在通过监测数据实现装配式板梁桥的状态评估。首先，使用多梁系统作为装配式板梁桥的简化力学模型，推导了一般多梁系统的特征方程，得到了桥梁模态与铰接缝刚度的关系；其次，通过数值仿真探究了铰接缝损伤对桥梁模态的影响，并模拟不同损伤场景，验证了所提方法的准确性；最后，开展典型实桥的测试分析，基于一年以上的实测数据对该桥铰接缝的损伤情况进行评估。结果表明：提出的方法仅需桥梁的模态和频率即可准确定位铰接缝的损伤位置并量化损伤程度；实桥测试评估结果与目视检查结果相符合，并成功识别了铰接缝出现的新损伤，验证了提出方法的准确性和可靠性。
在独立内部子结构法的基础上，进一步提出了分区独立内部子结构法，旨在保证计算精度和土体客观连续性的前提下降低边界-土-多跨桥梁结构开放系统地震分析的工作量。首先，指出了在多支撑结构各基础周围采用地基局部截断模型的弊端和不科学性，澄清了对于边界-土-多跨桥梁系统而言内部子结构法依然存在计算量超大问题的原因；随后，提出了分区独立内部子结构法思想并给出理论表述，该方法实质在于将场地系统划分为不同区域但不截断，由此独立构建对应的分区独立内部子结构并进行等效地震荷载的计算，从而实现不同场地条件下边界-土-多跨桥梁系统地震动的准确输入；最后，通过自由场和边界-土-两跨桥梁结构2个算例验证分区独立内部子结构法的准确性和高效性。结果表明：分区独立内部子结构法计算效率明显增强，避免了以牺牲计算精度为前提的局部截断建模的传统处理方式，解决了应用已有方法计算边界-土-多跨桥梁系统等效地震荷载时计算效率相对低的现实问题，促进了土-结构动力相互作用地震分析方法的发展。
高强方钢管超高性能混凝土构件在大跨桥梁、超高层建筑等工程中均有着广泛的应用前景。为研究高强方钢管超高性能混凝土短柱的轴压力学性能，设计制作了16根方钢管混凝土短柱，并对其开展轴压试验，研究了混凝土抗压强度、钢管屈服强度、截面宽厚比等参数对其轴压性能的影响。通过ABAQUS有限元软件对试件进行非线性有限元分析和参数分析，以明确高强方钢管超高性能混凝土轴压短柱的受力机理。研究结果表明：高强方钢管超高性能混凝土短柱轴压性能良好；提高混凝土抗压强度可显著提升轴压承载力和刚度，且对延性影响不大；提高钢材屈服强度可提升承载力，但对轴压刚度和延性的影响较小；减小截面宽厚比可提升轴压承载力、刚度和延性，并延缓局部屈曲和剪切破坏。最后，将已有试验统计数据和所得试验结果与中国规范GB 50936—2014、欧洲规范EC4（2004）和美国规范AISC 360-22中相关公式的计算结果进行对比，发现GB 50936—2014对高强方钢管超高性能混凝土短柱轴压承载力的预测偏差较大，欧洲规范EC4（2004）的预测不够安全，且无法考虑钢管局部失稳的影响；美国规范AISC 360-22的计算结果与试验结果较为接近，且考虑了钢管局部失稳的影响。
为有效提高桥梁墩柱结构的耐久性，通过使用超高性能混凝土（Ultra-high Performance Concrete，UHPC）约束普通混凝土（Normal Concrete，NC）形成一种新型的组合结构——UHPC-NC组合柱。对8根UHPC-NC组合柱、1根无箍筋保护层组合柱、1根无钢筋组合柱开展轴压试验，探究不同浇筑方式、UHPC厚度、箍筋间距以及有无钢筋对组合柱轴压性能的影响。结果表明：UHPC-NC组合柱达到峰值荷载时箍筋外侧UHPC仍保持一定的完整性，并未发生大面积剥落；浇筑方式对组合柱承载力影响较大，先浇筑内部NC后浇筑外部UHPC的方法能够使组合柱获得更大的承载能力；对于相同截面积的组合柱试件，其峰值荷载增加的相对幅值随UHPC厚度的增加而逐渐减小，当UHPC厚度分别由30 mm增加到40 mm，由40 mm增加到50 mm时，峰值荷载增加的相对幅值分别为11.8%和9.5%；箍筋间距对组合柱初期刚度几乎无影响，但组合柱峰值荷载随箍筋间距的减小而增大，当箍筋间距由60 mm减小到40 mm时，组合柱的峰值荷载提升了11.0%；为避免UHPC-NC组合柱发生脆性破坏，应在组合柱中配置螺旋箍筋。建立了与试验结果较为吻合的UHPC-NC组合柱有限元分析模型；基于轴压试验与数值模拟，引入了箍筋外侧UHPC强度折减系数α和浇筑方式影响系数β，提出的组合柱轴压承载力计算公式具有较高的精度，可用于UHPC-NC组合柱的轴压承载力计算。
