系统梳理了桥梁结构的智能建模、智能优化、方案生成和智能深化方面的研究进展，并预测了桥梁结构智能设计的发展趋势。当前的桥梁建模研究主要包括参数化BIM和有限元建模。参数化建模的BIM主要用于可视化，难以转换为有限元模型进行结构分析和优化；参数化建模的有限元模型可用于结构分析和优化，但较为复杂的有限元模型仍需人工布置荷载并设置边界条件，且有限元模型也难以精确地转换为BIM模型。桥梁结构的智能优化研究中仍以采用启发式算法为主进行寻优，主要围绕钢筋混凝土结构开展，针对钢结构及钢-混凝土组合结构的研究较少，且研究中以单一荷载工况为主。采用生成式方法可快速生成桥梁方案，但目前的研究只涉及桥跨设计和桥梁选型。针对桥梁结构的智能深化设计研究成果很少，也未涉及智能深化设计与数字制造一体化。可以预见，通过智能设计技术，实现桥梁结构方案生成、建模、优化与深化的智能化，并实现数字化方案与后续数字制造、智能建造等环节的一体化，是桥梁结构设计发展的主要方向。
为了综述桥梁水下结构缺陷检测的最新技术进展，重点探讨了水下机器人在提升检测精度和效率方面的创新应用。水下机器人能够搭载光学、声学等非接触式检测设备，以及超声仪、回弹仪等接触式检测设备，展现出在复杂水下环境中执行高效检测的潜力。详细分析了基于光学与声学原理的非接触式检测方法的适应性和改进技术，明确了提高图像质量和检测精度的有效方法。阐明了水下接触式检测的研究现状，提出了水下机器人搭载接触式检测设备协同工作的解决方案，指出了利用水下机器人搭载接触检测设备进行水下接触检测是未来发展的重要方向。总结了当前桥梁水下结构检测技术面临的挑战，提出了基于智能算法和多源数据融合水下检测新方法，为未来的研究提供了具体方向和技术路径。
传统桥梁结构设计高度依赖工程师经验，需反复调整结构布置，致使建模效率低且优化结果难以达到最优。为此，针对组合桥面系中承式钢箱拱桥提出了智能建模与优化方法。首先，提出了基于人机协同的结构智能建模方法：采用图层分析法提取初始条件图中拱肋、K撑、桥面系、桥梁墩台的定位及标高等关键信息；定义桥梁构部件的截面信息模块，结合读图信息进行空间信息推理，确定构部件的长度和空间坐标，制定单元和截面纤维划分准则并确定节点和单元编号，实现节点和单元的自动定义；定义边界条件模块；根据结构参数模块完成荷载输入和结构输出模块的定义，进而实现智能建模。基于参数化有限元模型，提出了结构智能优化方法。结合智能建模技术，传入参数生成有限元模型以计算伪目标函数，采用经典遗传算法、增强精英保留策略遗传算法和差分进化算法优化结构造价。结合实际工程案例验证了所提出的智能建模与优化方法，结果表明：所提出的智能建模方法仅需对初始条件图进行标记便可建立参数化有限元模型，极大地提高了建模效率和质量；相比于人工优化方法，采用所提出的优化方法可节省结构材料造价约37.9%，缩短优化周期约74%。
横向协同性能是衡量装配式梁桥服役状态的核心指标，传统获取横向协同性能评估指标方法的时效性和适用性仍可进一步提高。为此，提出了一种基于桥梁车致响应映射关系分析的装配式梁桥横向协同性能动态表征模型。该方法可以利用健康监测数据实现对桥梁横向协同性能变化的动态表征。其通过贝叶斯优化的自然梯度提升（Bo-NGBoost）模型建立装配式梁桥车致响应映射模型，并基于横向联系损伤引起的不同位置处响应映射模型的误差分布和大小，对横向联系损伤的位置和程度进行评估。对该方法的有效性开展了验证，结果表明：Bo-NGBoost较标准NGBoost和长短时记忆网络（LSTM）在精度与鲁棒性上均具有一定优势；在典型工况下，其平均决定系数（R2）达到0.986，较标准NGBoost和LSTM分别提升4.4%和36.4%，尤其在有效数据稀疏的应急车道区域R2仍保持0.953的高精度，而LSTM在此处的R2仅为0.374。采用数值模拟方法考虑了不同路面粗糙度和不同车流密度的多种组合工况，挠度响应的R2均高于0.951，均方根误差（RMSE）低于0.153 mm。此外，可通过分析不同位置处响应映射模型的误差分布和大小，定位横向联系的损伤位置，并评估其损伤程度。在实际监测场景中，模型映射的应变响应与真实数据的R2均超过0.981，RMSE低于2.381×10－6，且真实值基本位于95%置信区间内。这表明，该方法不仅能够较为准确反映桥梁横向车致响应的映射关系，还能定位和评估横向联系损伤情况，为装配式梁桥的维养提供有利支撑。
基于影响参数实测数据统计特征的结构性能指标不确定性分析是预应力混凝土结构性能准确评价的关键。然而，由于结构中多维不确定性影响参数的复杂耦合作用，现有评价方法难以全面揭示“影响参数实测随机分布-性能指标”不确定性的传播规律。为解决这一问题，结合有效预应力实测分布特征，提出了一种基于不确定性传播理论的混凝土结构概率密度估计方法。首先，引入降维积分法将多维预应力系统解耦为单变量子系统的线性叠加，结合预应力实测分布特征，提出性能指标前4阶统计矩的解析计算方法；其次，以结构响应统计矩作为约束条件，基于核密度最大熵原理，将核函数数量引入优化框架，提出了综合考虑最大熵与统计矩误差的优化目标函数，建立了基于改进核密度最大熵的预应力混凝土响应概率密度估计方法。计算结果表明：与传统蒙特卡洛模拟相比，统计矩解析解的1～4阶矩误差分别为0.01%、0.11%、0.29%、0.57%，可精确表征性能指标的主要随机特征；改进的核密度最大熵方法克服了传统方法仅关注最大熵约束而导致统计矩估计误差较大的局限性，显著提升了性能指标概率密度的拟合精度。通过工程实测验证，某预制T型梁跨中反拱值计算值与实测值误差可控制在5%以内，且实测反拱值分布于弹性模量95%保证率上下限的理论反拱值包络区域内，所提方法的计算结果与实测结果表现出良好的吻合性，能够有效量化预应力不确定性对结构性能的影响，为预应力混凝土结构的性能评价提供了理论与实践支撑。
水平转体对既有运营线路影响小，逐渐成为上跨铁路大跨桥梁常用的施工方法。转体具有吨位大、倾覆风险高、转动状态变化快等特点，为保证转动过程的安全性、稳定性和精确性，开展有效的施工监测与控制尤为必要。凝炼了转体监测反馈控制的总体目标和子目标，并阐明其内在逻辑关系，将转体“牵引-转动”监测分解为支撑系统、牵引系统、转体姿态、结构受力、周边环境监测，并给出相应的主要和一般监测指标，提出监测阈值计算和状态评估方法。基于外部环境-支撑系统-牵引系统-转体姿态-结构受力的物理层间关系，构建监测指标数据链路模型，形成转体“动、稳、准、快”反馈调节机制，引入时间序列ARIMA模型进行监测数据动态预测，及时控制牵引系统和平衡系统。融合惯性传感、图像识别、数字孪生、PLC无线通讯等技术，基于webGL、Python、B/S架构开发轻量化、可视化转体监测反馈控制系统，并应用于某斜拉桥转体。结果表明：“转得动、转得稳、转得准、转得快”是桥梁转体监控的主要目标，呈“金字塔”型结构，转得动是基础；构建的桥梁水平转体“牵引-转动”监测反馈控制模型厘清了监控目标、监测指标、状态评估预测、反馈与控制的逻辑关系；开发的轻量化、可视化转体监测反馈控制系统可实现转体牵引、支撑、位姿和速度等状态监测与控制，克服了数据冗余孤立、状态评估与控制滞后等不足。
复杂风场作用对跨海斜拉-悬索协作体系桥的建造品质影响显著，而数字孪生是实现对桥梁建造环境及过程的统筹考虑和一体化仿真的有效途径。为此，以某大跨度斜拉-悬索协作体系桥为工程实例，基于WRF-CFD方法，通过中尺度气象模型与计算流体力学精细化模拟的耦合，在传统模拟框架中引入真实桥梁结构的影响，结合数据拟合与用户自定义函数边界条件加载技术，建立了针对复杂环境下大跨度桥梁施工阶段的高精度风场预测及结构受力分析方法；提出了融合虚拟地理环境、桥梁孪生模型及仿真模拟的数字孪生场景构建方法，形成“数据采集-模型修正-指令反馈-方案调整”闭环反馈的动态更新机制，解决了传统静态模型难以动态响应施工变化的难题；基于Cesium引擎开发了4层系统架构的桥梁建造虚拟仿真平台，涵盖施工进度、风场分布及结构力学响应模块，通过三维GIS全局展示与局部细节渲染，辅助工程师进行决策优化。工程实例表明，该方法能动态映射施工过程、预测风场与结构行为，可为切实提升桥梁建造智能化、信息化发展提供有力支撑。
为提高大跨度拱桥多轮次预拼制造时的线形精度与调整效率，提出了一种基于数字预拼的大跨度拱桥制造线形控制方法，包括大型拱肋节段的多站点云精准拼接、预拼目标线形计算以及预拼线形精调。首先，研发了用于点云精确配准的旋转式三棱锥标靶，并针对该标靶提出了基于随机采样一致的点云配准算法；其次，分析了多轮次预拼线形的误差来源，提出了基于数字预拼对齐的拱肋节段预拼目标线形计算方法，实现了最优预拼目标线形的获取与拱肋节段整体线形的精准接续；最后，针对最优预拼目标线形点云模型，提出基于几何参数快速提取的拱肋预拼线形调整方法，实现了拱肋节段预拼线形一次高精度就位。所提出方法在德余高速乌江特大桥中拱肋节段预拼过程中进行全面应用。结果表明：研发的配准装置及方法实现了大型拱肋节段的多站点云高精度拼接，配准精度由毫米级提升至亚毫米级；临近轮次公共节段的线形复原误差是导致多轮次拱肋线形接续失真的本质原因，公共节段在后一轮次预拼线形差值应与前一轮次保持一致以保证多轮次预拼制造拱肋整体线形连接精度；应用所提出的预拼制造线形计算与调整方法后，拱肋预拼制造线形精度相较于规范限制提高了55%，拱肋实际拼装时间由以往的28 d减少了7 d，预拼制造综合效率提升了25%。所提出的基于数字预拼的制造线形控制方法，可推广应用于节段间具有法兰、螺栓等高精度连接构件的其他桥型中。
针对薄壁钢梁结构虚拟拼装自动化程度不高和迭代效率低等问题，研究薄壁钢梁虚拟预拼装面-线-点逐层提取法及其粗、精两阶段虚拟拼装技术。采用三维激光扫描技术获取钢梁点云数据，通过体素化预处理、钢梁特征智能提取、虚拟粗拼装、虚拟精拼装4个步骤实现钢梁点云的智能虚拟预拼装。基于RANSAC算法、Alpha Shapes算法和getLineIntersectionPoint函数算法，提出了面-线-点逐层提取薄壁钢梁特征的综合方法；同时，采用主成分分析法和迭代最近点法分别进行虚拟粗拼装和精拼装。研究结果表明：①面-线-点逐层提取法可实现复杂钢梁拼装面点云的高效提取，满足工程中薄壁钢梁点云预拼装的精度；②基于面-线-点逐层提取的特征点数据，采用主成分分析法粗拼装和迭代最近点法精拼装梁段，获得钢梁的转换矩阵，拼装方法具有较好的鲁棒性；③该方法应用于某大道快速化改造工程中的多主梁工字钢，整体平均值和均方根误差验证了该方法可准确、完整、高精度地实现薄壁钢梁的虚拟预拼装。研究所采用的方法符合工程项目的拼装要求，可供同类桥型虚拟预拼装参考。
为了提升架桥机施工的安全性并减少作业风险，构建了一种基于数字孪生（Digital Twin，DT）和虚拟现实（Virtual Reality，VR）的架桥机作业状态智能监控系统。该系统包括架桥机施工工艺仿真、多源异构数据融合、结构安全分析与监测、虚拟现实全景漫游4个主要功能模块。首先，利用Unity 3D平台创建虚拟施工环境，并通过C#实现关键施工工艺的仿真；其次，基于CASREL模型进行多源异构数据的融合，映射物理实体全生命周期，实时监控架桥机作业状态。该系统同时集成Collider组件，通过激光测距传感器和串口通信实现虚实同步，监测碰撞风险；随后，开发了动态有限元分析模块，结合APDL（ANSYS Parametric Design Language）命令流对架桥机结构进行安全分析；最后，通过HTC Vive实现沉浸式全景漫游，提升操作人员的交互体验，并以高铁32 m跨度简支箱梁施工为测试对象，验证了该系统的有效性。结果表明：SLJ900/32型流动式架桥机的关键施工参数（如重载过孔距离、主支腿前移距离及落放箱梁高度）均在安全施工范围内，为架桥机作业提供了系统化的工程实施指导。在多源异构数据融合的基础上，系统实现了动态有限元分析，精准评估结构力学特性，并运用碰撞检测算法实时监测潜在风险，及时发出预警。此外，虚拟现实全景漫游功能使操作人员能够实时洞察施工过程全局态势，提升了对施工环境的认知深度与决策能力。
焊接作为钢结构桥梁建设中常见的连接方式，其自动化与智能化程度直接影响施工质量和效率，而其中焊缝的精准识别与跟踪是实现智能焊接的关键技术之一。然而，钢材表面通常具有高亮度、高反射特性，对焊缝的识别会产生严重干扰。此外，钢结构在正式焊接前，通常需要进行定位焊以固定工件的相对位置，现有焊缝跟踪技术难以实现定位焊点跳焊，重复焊接可能会导致诸多不良问题。提出了一种基于线结构光视觉技术的空间间歇角焊缝识别与跟踪方法。首先，针对含有线激光条纹的焊缝图像，采用中值滤波去除焊缝图像的散斑噪声；其次，基于图像灰度特征提取激光条纹中心点；最后，基于改进RANSAC算法对提取的激光条纹中心点进行拟合，得到特征直线及交点（即焊缝特征点），从而实现对连续段焊缝和间歇段焊缝的精准判别。试验结果表明：与机器人示教路线相比，该方法提取的焊缝路径最大误差为1.56 mm，平均处理时间为0.17 ms·帧－1。该研究为钢结构间歇角焊缝的机器人跳焊提供了可行的解决方案。
为满足高速公路大跨径桥梁车流荷载的全天时监测需求，建立了基于机器视觉与数据融合的桥梁时空车流荷载全天时识别方法。首先，建立了融合YOLO-v8、Byte Track和LPRNet算法的桥梁路侧摄像视频车流参数及车牌字符识别方法，构建了基于莱文斯坦距离的车牌字符模糊匹配算法，将路侧摄像视频与ETC数据进行融合，实现对车流荷载的低成本识别。其次，利用摄像头日间与夜间视野相同、图像坐标转换关系一致的特点，通过日间摄像区域识别车辆参数，构建标签数据集，训练人工神经网络以预测夜间车辆的车轮位置，实现夜间摄像区域的车流荷载识别。再次，结合运营车流虚实混合模拟方法，再现桥梁全桥面车流荷载在全天时的时空分布演变，并通过动态时间规整算法微调车辆轨迹以对齐理论与实测荷载效应。最后，利用一座斜拉桥的监测数据，对所提方法进行了系统验证。结果表明：机器视觉方法全天时多目标检测准确率≥92%，全天时车牌识别与匹配成功率平均达到94%，夜间车辆车轴位置预测误差为纵横桥向0.2 m。左右幅运营车流全天时虚实混合模拟：车辆纵向位置加权平均匹配误差分别为0.89、0.49 m，车辆车道匹配误差分别为7.7%和5.2%，全天时识别车流荷载计算挠度与监测挠度车流荷载成分在时程响应上高度一致，判定系数达到0.999。研究结果可为中国高速公路大跨径桥梁时空车流荷载全天时识别提供一种低成本、高效率的方法体系。
为精确评估长大悬索桥索夹螺杆轴力状态，提出考虑螺杆轴向应力不均匀分布的超声纵波检测方法。利用有限元软件对螺杆轴向应力分布情况进行模拟，给出索夹螺杆轴向应力分布规律。基于声弹性效应，考虑螺杆轴向应力不均匀分布，推导出超声纵波渡越时间与螺杆轴向应力关系，建立粒子群算法的适应度函数。设计试验对螺杆固有参数进行标定，采集超声纵波回波信号，通过小波去噪提高信号信噪比，利用自相关算法计算纵波的渡越时间，使用粒子群算法搜索螺杆平均轴向应力和有效夹持长度的最优值，得到螺杆轴力真实值。结果表明：不同轴力作用下，有效夹持长度测量结果深入螺母内侧，深入长度约为螺母厚度的7%，符合螺杆实际受力情况；随着螺杆实际轴力增大，测量轴力绝对误差和相对误差不断减小；在轴力大于70%额定螺杆力情况下，检测结果绝对误差低于20 kN，相对误差小于7.22%。该方法能够有效测量螺杆夹持长度和轴力大小，在悬索桥索夹螺杆力检测中有较好的应用前景。
悬索桥吊杆力的精确测量在施工控制、健康监测、损伤诊断、加固维修中至关重要，但目前针对跨中区域短吊杆仍缺少行之有效的方法。为此，提出了基于激光扫描的悬索桥吊杆力测试方法（简称扫描法）。首先，针对悬索桥索形测量困难问题，提出采用三维激光扫描快速捕获主缆几何形态，并给出了基于扫描点云的主缆索形精确计算方法。其次，推导了基于主缆实测线形的吊杆力的计算公式，吊杆力仅与悬索桥主缆索形、重度及主缆中水平力有关，与吊杆的刚度、边界等特性无关，该方法解决了以往频率法对短吊杆难以准确测量的难题。然后，在主跨550 m的巫山桂花大桥上开展了实桥试验研究，包括所提出的吊杆力计算方法精度验证试验和所提出的基于激光扫描索力测试方法可靠性验证试验。试验结果表明：在测量精度方面，传统的频率法中约50%的吊杆力测量误差超过10%，所提出方法的62个吊杆力测试样本仅有2个测量误差超过5%；在测量效率方面，频率法完成全桥吊杆测试耗时约330 min，所提出方法耗时约70 min，所提出方法的现场测试效率提升近4倍。最后，将所提出方法应用于重庆鹅公岩轨道桥中，对鹅公岩轨道桥吊杆断裂前的真实索力开展了追溯评估。基于激光扫描历史数据的评估结果表明，鹅公岩轨道桥断裂吊杆及邻近吊杆的索力与设计索力偏差在10%以内，证明了索力不是该大桥吊杆断裂的主要诱因。
反射裂缝是半刚性基层沥青路面的典型病害，在荷载及环境作用下不断发展，进而形成路面内部次生病害。然而由于反射裂缝尺寸小、隐蔽性强且发展过程发生于路面结构内部，导致反射裂缝难以及时检测，其发展规律等基础问题目前尚未研究透彻。离散元方法可提供沥青路面开裂行为演化仿真，探地雷达技术可提供裂缝的识别、定位和演化追踪。借助离散元仿真方法和三维探地雷达检测技术，探究反射裂缝在车辆荷载作用下的扩展过程以及水力耦合作用下反射裂缝的劣化过程。提出了“二维凸包算法”以及“外接圆碰撞检测算法”构建粗集料集合模板，建立了符合级配要求的足尺沥青路面细观模型。研究了车辆荷载作用下反射裂缝的扩展快速期、稳定期和破坏期三阶段的扩展规律。分析了水力耦合作用下反射裂缝扩展至路表后的劣化过程，与仅荷载作用下反射裂缝形态无明显变化相比，水力耦合作用下反射裂缝形成支缝并横向扩展，继而引发各层层间脱黏、基层松散碎裂等病害，证明水是反射裂缝劣化的首要因素。依据雷达检测结果进行了大量实际路面裂缝取芯分析，标定了裂缝从“无”到“严重”6个等级的典型形态特征，进一步验证了离散元仿真结果的准确性，揭示了反射裂缝从“萌生”、“扩展”到“劣化”发展全过程的阶段特征。直观完整呈现包括次生病害在内的反射裂缝的发展全过程，有助于对反射裂缝及其发展趋势进行更准确地识别、评价及追踪研究。
骨料级配对水泥稳定碎石基层性能影响显著，深入系统分析不同级配设计理论的差异及骨料级配对其强度和收缩特性的影响规律具有重要工程指导意义。采用计算机视觉、离散元模拟以及室内试验的方法，对比验证了不同级配设计理论（n法、k法、分形理论、逐级掺配法）最优级配空隙率差异；开展了不同最大粒径（31.5、26.5、19.0 mm）对材料强度、温缩和干缩特性的影响规律研究。研究结果表明：4种级配设计方法中，k法（k=0.73）设计级配在相同压实度条件下能够达到最小空隙率及最大7 d抗压强度；水泥稳定碎石材料的空隙率与强度呈线性负相关，同样压实度下，最大粒径与强度呈显著负相关；随着最大粒径增大，水泥稳定碎石材料具有更好的抗干缩特性，在0 ℃以下，最大粒径越大，温度收缩越小；水泥稳定碎石材料从拌和到压实的延迟时间对其强度有显著影响，拌和后1 h内，7 d抗压强度随静置时间延长下降明显。研究成果揭示了最大粒径对水泥稳定碎石材料性能的影响规律，还为骨架密实型水泥稳定碎石基层材料的级配设计优化、施工工艺改进及收缩特性预测提供了一定参考。
非开挖注浆技术施工便捷、成本低，被广泛用于修复道路病害。注浆材料作为修复主体，其性能显著影响填充加固效果。系统综述了道路注浆材料的分类与适用性、组成设计、关键性能、修复机理及微观表征等方面的研究进展，重点解析了材料组成及其典型用量范围对性能的影响机制，并指出矿物掺合料和外加剂之间可能存在协同或抑制作用，建议开展矿物掺合料和外加剂相互作用机理研究。同时，评述了当前以单一材料性能最优为目标的设计方法的局限性，强调了建立融合注浆材料性能、注浆对象与注浆工艺的修复效果预测模型的必要性。该模型以实现修复效果最优为目标，旨在解决多因素耦合问题。此外，分析了不同类型注浆材料道路病害修复机理，宏观上主要以填充空隙和胶结作用，微观上通过火山灰反应、地质聚合反应、浆-土反应、高聚物固化反应等实现病害修复。水泥基和地聚物注浆材料能与土石颗粒发生胶凝反应和离子交换反应，而高聚物类注浆材料主要通过发泡挤密和胶结作用实现道路病害修复。
近年来，压滤泥饼废弃土料日渐增多，但其资源化利用率普遍较低，大量积存的压滤泥饼导致土地占用、资源浪费和生态环境污染等问题，不利于无废城市建设。以压滤泥饼资源化再生用作路基填料为目标，通过固化剂配方试验、强度性能试验、抗干湿循环性能试验、水稳定性能试验、离心机模型试验等系列研究，逐步探索了适用于压滤泥饼改良的固化剂配方，压滤泥饼再生料的路用性能以及压滤泥饼再生料填筑路基的长期性能维持情况。结果表明：“电石渣+高炉矿渣+稻壳灰”的固化剂组合对压滤泥饼改良效果最佳，最优掺量配比为7%、7%、4%；按此配比制备出砌块式压滤泥饼再生料，在龄期14 d时，其承载比和无侧限抗压强度均超过传统宕渣填料及规范中常见路基填料的性能要求，且经干湿循环、持续浸水作用后仍可满足要求；在超重力离心环境下等效浸水作用（最长约5.7年）并考虑路基上附车辆荷载的影响，压滤泥饼再生料填筑路基的强度、吸水率以及沉降量可满足有关规范要求，表现出良好的长期耐久性能和路基工程应用发展潜力。
针对软岩隧道初期支护拱脚收敛变形控制难题，从结构荷载和约束条件角度探究了台阶法施工中初期支护拱脚收敛变形的发生条件，提出采用预应力锁脚锚索主动控制初期支护拱脚收敛变形，通过理论计算和现场试验相结合的方法，研究预应力锁脚锚索对软岩隧道初期支护拱脚的支护力学效应及变形控制效果，并提出预应力锁脚锚索施工方法。结果表明：水平围岩荷载产生的拱脚收敛变形大于垂直围岩荷载产生的拱脚扩张变形，是初期支护拱脚发生收敛变形的根本原因；传统锁脚锚管（杆）对初期支护拱脚的约束作用有限，甚至并未发挥轴向锚固作用，初期支护拱脚水平约束不足是拱脚发生显著收敛变形的重要原因；在打设10 m长Ф21.8 mm小孔径端部树脂锚固预应力锁脚锚索，并施加高预紧力（设计预紧力不低于300 kN）后，初期支护拱脚变形速率出现明显降低，其作用原理是预应力锁脚锚索在对初期支护拱脚收敛变形起到强力、快速、主动抑制作用的同时，与钢架-喷射混凝土初期支护组成“预应力锚索挡墙”，对隧道围岩起到了主动加固作用；对于隧道开挖后掌子面溜塌、拱顶掉块垮塌严重，“先锚后支”方案难以实施，或考虑支护成本高、工序时间长、不能大量使用预应力锚索的情况，预应力锁脚锚索支护是一种新的可选方案，具有很高的推广应用价值。
顶管法作为一种新型地铁联络通道施工工法，具有施工周期短、安全性能高等特点，其应用日趋广泛。为研究联络通道顶管法施工过程中始发端主隧道管片结构力学响应规律，依托郑州地铁12号线顶管法联络通道工程开展了现场监测。基于监测结果，分析了顶管掘进过程中主隧道管片应变增量变化规律及空间分布特征。结果表明：在预支撑阶段，切削环、半切削环及相邻环的环向应变增量呈“竖椭圆形”分布，随着顶推力增加，逐渐向“横椭圆形”转变；在始发破洞阶段，半切削环90°位置处的应变增量变化显著，环向应变增量由预支撑阶段的88×10－6突降至－235×10－6，纵向应变增量由－8.0×10－6骤增至70.0×10－6，变化速率分别为－12.9×10－6·（100 kN）－1和3.1×10－6·（100 kN）－1；在正常掘进及接收阶段，切削环、半切削环及相邻环的应变增量平稳缓慢变化。当顶推力达到5 000 kN时，切削环210°和330°位置处的环向附加拉应变较大，分别为132×10－6和100×10－6，半切削环90°位置处的环向附加压应变达到最大值297×10－6。在施工过程中，顶推力对管片环向应变的影响较为显著，而对纵向应变的影响较小；切削环、半切削环及相邻环在拱底180°位置处的环向应变增量变化相较于拱顶0°位置表现出一定滞后；半切削环与相邻环在90°位置处的环向应变增量差异明显，而在270°位置处的环向应变增量则较为接近。研究结果对地铁联络通道顶管法施工具有一定指导意义。
智能车路协同系统（Intelligent Cooperative Vehicle Infrastructure System，ICVIS）通过车载子系统、路侧子系统、监控中心和个人系统之间灵活、协同、开放的通信来改进现有交通服务或者开发新的应用，车-车/车-路通信将提升贯穿于整个协同系统网络间的信息质量和可靠性，从而改善驾驶条件以提升交通安全和效率。ICVIS结构复杂、功能繁多且可靠性要求极高，为确保其在实际交通场景中能够安全且高效地运行，必须对其开展全面的测试和评估。目前针对ICVIS的测试工具和评估方法还未形成体系，大多数现有方法倾向于采用单一的测评模式，且其相关理论、测试工具和关键技术仍处于初级阶段，现有研究在广度和深度上仍存在一定的局限性。在介绍ICVIS系统结构及应用场景的基础上，对现有ICVIS测评方法进行系统梳理，基于测试对象、测试工具和数据来源对现有测评方法进行分类。首先，针对ICVIS系统结构由“集中式”向“协同式”的转变，总结出“设备级→系统级→整体级”层级化ICVIS测试理念及具体实现方法。其次，提出了多层域测试工具链概念，对现有测评工具进行了归类，对比分析了当前基于仿真软件、驾驶模拟器、封闭测试场及半开放、开放道路等测试方法的优缺点。同时，还介绍了基于数据驱动的ICVIS评价方法，包括主观评价方法、客观评价方法及主客观融合评价方法。最后，通过剖析3个ICVIS实际测评案例，介绍了具体测评方法的实际应用过程和应用效果。对现有ICVIS测评方法的系统化梳理和文献综述，有望为智能车路协同系统测评技术的研发和应用提供有价值的参考。
交叉口优化设计是提升城市道路通行效率的重要举措。现有方法依赖于交叉口车流运行评价指标的解析表达，难以适用不同设计模式整体优化。为了提高交叉口优化设计模型的灵活性和可拓展性，提出一种基于仿真寻优的几何设计和信号控制协同优化模型。该优化问题采用一种迭代优化方法，建立基于车道的交叉口优化设计模型，输出交叉口几何设计和信号控制相关决策量，SUMO仿真作为评价模型，输出对应方案的运行评价指标。在寻优过程中，通过向仿真模型接口传递决策变量参数，将交叉口设计方案的决策变量自动调整为仿真模型中的几何结构和信号配时参数，进而运行仿真得到优化目标值；该值作为粒子群优化算法的适应值对当前方案的决策变量进行更新，将更新后的变量值返回交叉口优化模型，以此不断迭代得到该交叉口的时空资源分配最优方案。通过将SUMO仿真模块嵌入优化框架，实现优化模型与评价指标解析表达的解耦。通过高流量场景和低流量场景下的案例分析，对模型的可行性和优化效益进行了对比验证。试验结果表明：相比于传统优化算法，所提方法在低流量条件下，延误减少5.7%，高流量条件下，延误减少21%；所提方法得出的最优几何设计和信号配时方案在高流量情况下更能有效地提高交通效率并降低环境负担。基于仿真寻优的几何设计和信号控制协同优化模型摆脱了对运行评价解析模型的依赖，使得该模型可方便地拓展应用于各种设计模式。
基于单一特征层的车道线检测模型存在车道线识别和定位不平衡等问题，特别是当车道线遮挡、光照条件差时识别和定位难，严重制约驾驶辅助或自动驾驶系统的环境理解力提升。为此，提出一种基于多特征逐尺度回归的车道线检测模型。该模型首先使用联合注意力机制获取包含全局和局部上下文信息的车道线特征，用于增强车道线表示，提高模型在车道线遮挡、光照条件差时的适应性。其次利用不同特征层的尺度信息，基于线形锚信息并按照尺度由大到小逐层回归车道线，提高车道线定位精度。此外，为提高线形锚的质量和泛化性，将线形锚扩增为模型训练参数进行更新优化。同时，在IOU计算中引入局部倾斜角，增强车道线形状约束。最后采用多任务学习机制，自适应学习各损失权重，降低模型参数整定复杂度。测试结果表明：该模型可在实际道路复杂场景中有效检测车道线；且当主干网络为DL A34时，在CULane数据集上其F1值可达80.04%，检测速率可达128帧·s－1，优于Cond LaneNet、GANet和Lane2Seq等车道线检测模型。
为了揭示换道意图对车辆行驶轨迹的影响，保障高速公路通行效率与安全，研究构建考虑换道意图的车辆轨迹预测模型。模型考虑车辆换道意图，将注意力机制融入卷积双向长短时记忆神经网络（Change Intention-convolutional Bidirectional Long Short-term Attention Network，CI-CBLA）。首先，针对预测车辆与周围车辆的交互关系及行驶轨迹数据的前后依赖关系，利用卷积神经网络和双向长短时记忆网络提取时空特征，通过融合注意力机制帮助模型关注重要时间序列。其次，借助航向角来定义车辆换道过程，即根据航向角的变化为数据添加换道意图标签，并将其转化为独热向量（One-hot）与轨迹信息拼接作为模型输入。最后，在NGSIM和HighD高速公路数据集中开展模型验证对比试验。研究结果表明：与当前主流轨迹预测模型相比，CI-CBLA的长时域（3～5 s）均方根误差及平均、最终位移误差指标实现了不同程度的下降，且该模型在HighD数据集中的预测优化幅度大于NGSIM数据集。考虑车辆换道意图能够有效提高轨迹预测精度，CI-CBLA模型在高速公路车辆轨迹预测方面表现优异。为验证模型的泛化性，选择Ubiquitous Traffic Eye数据集进行训练与验证，证明其可完成短时域的城市道路轨迹预测任务。
城市道路电动汽车无线充电系统因其便捷、高效等特点受到广泛关注。为解决不同类型原副边线圈匹配时或原副边线圈出现偏移偏转时的高效率能量传输问题，提出了一种改进型DD线圈结构，采用半圆形线圈代替矩形线圈，并在半圆形DD线圈的基础上增加一个正交的Q线圈。基于改进型DD线圈的基本结构，设计了嵌入式磁芯结构，从耦合机构结构轻量化角度对改进型DD线圈进行了优化设计。采用COMSOL有限元仿真软件与MATLAB进行联合仿真，对比分析了单极型DD型线圈、改进型DD线圈及DDQ线圈的互操作与抗偏性能，建立了采用改进型DD线圈的系统模型，对副边线圈旋转偏移过程中的系统能量传输特性进行了分析。结果表明：相较于传统单极型DD线圈，改进型DD线圈互感值提升了70%以上；相较于DDQ线圈，尤其当副边线圈为圆形时，改进型DD线圈互感值提升了4%以上，同时材料用量减少了2%；采用改进型DD线圈的电动汽车无线充电系统最大输出功率可达3.46 k W，效率为94.73%，在副边线圈0°～45°旋转偏移的过程中，系统输出功率波动率仅为0.12%，效率波动率仅为0.01%，系统能量传输稳定性高。
城市交通网联条件下混合动力车辆速度规划和能量管理分层控制是节能减排的有效方案。在速度规划层面考虑动力系统中挡位和发动机油耗是一个难点，在能量管理层面增加速度轨迹跟踪条件下的挡位整数优化也是一个难题。因此，提出了一种网联混动车辆速度规划和能量管理2个层级、不同时域下挡位优化控制方法。上层的速度规划控制单元将速度目标传递至下层能量管理控制器，下层控制再进一步优化得到发动机和电机之间的能量分配因子以及挡位。城市交通实时路面场景仿真试验结果表明：所提出的速度规划及能量管理两级挡位优化方法，相比于上下两层传统的控制方法，平均燃油消耗能够降低17.33%。
为建立带附加气室空气弹簧的动态特性理论模型，揭示其幅频相关性、动刚度峰值及振幅无关不动点现象的内在机理，首先通过试验研究不同激励振幅与频率下动刚度演变规律，基于热力学原理构建带附加气室空气弹簧的非线性动态特性解析模型并进行无量纲化处理；接着，基于试验验证模型有效性，推导了振幅无关不动点频率、幅值的解析式及动刚度共振峰产生判据；最后，系统分析了主附气室刚度比与阻尼比对不动点特性的影响规律。研究结果表明：幅频相关性源于流道内空气阻尼的幅频非线性效应，特定频率下流道内空气质量内共振使动刚度出现共振峰，其峰值大小由流道几何参数（长度、直径）和激励振幅共同决定；振幅无关不动点的频率仅与主附气室刚度比有关，其幅值等于主气室刚度。所提模型能有效表征路面激励频率及常见振幅范围内的动态特性，为空气弹簧的动刚度设计提供指导。
