为提升多编组站铁路枢纽车流运转效率，首先，在分析枢纽内不同类型车流作业过程的基础上，以枢纽内列车进出站走行、车流改编、列车集结和转场扰动惩罚费用最小化为目标，构建数学模型；其次，根据接入枢纽铁路方向和场站接发列车能力，生成列车-编组站-调车系统初始匹配方案，进而利用转场-解集编能力对匹配方案进行调整与检验；再次，给出列车-编组站-调车系统匹配方案的双层编码方案，并利用嵌入替换-扰动-交叉操作的异步循环更新过程，完成匹配方案的群体寻优；最后，设计仿真试验对所提模型与算法进行测试. 结果表明：所提方法能够完成对多编组站的合理分工，5组试验测试分别在369、422、516、641、763 s的计算时间内得到列车-编组站-调车系统匹配方案，在优化分工后的车流组织方案中，转场货车占到解车流比例均能稳定在20%，从而达到减少转场货车数、降低车流组织成本的目的.

随着共享汽车渗透率的不断增加，站点、路段层面的车辆溢出和拥挤传播现象日趋严重. 为刻画拥挤传播对汽车共享系统运行的影响机理，首先，搭建具有时变性和状态相关性的汽车共享系统排队网络；其次，基于C# 语言和O²DES离散事件仿真框架，提出并设计考虑车路交互影响和拥挤传播现象的汽车共享系统仿真模型，分析动态随机环境下站点与路段层面的拥挤传播现象对汽车共享系统运行的影响；最后，以成都市三站点的小规模汽车共享系统为例，在不同转运比例、需求和道路拥堵场景下，将该模型与引入虚拟空间的无穷排队模型进行对比分析. 研究结果表明：站点和路段层面的拥挤传播现象会导致系统服务率下降9.3%～16.9%，相比无穷排队模型，考虑拥挤传播现象的排队模型更能反映汽车共享系统的实际运营过程；当路网的道路占用率为70% （路网处于中度拥堵）时，考虑拥挤传播现象的汽车共享系统可实现最大收益；汽车共享系统的引入会为道路资源的动态分配带来新变化，当公共交通转向汽车共享系统的用户占比超过70%时，路网拥堵加剧，不利于汽车共享系统的有效运营和可持续发展.

我国已建设大量的大跨PC （prestressed concrete）连续刚构桥，其墩高可达百米及以上，存在遭受强震的可能，尤其是在西部高地震风险区，连续刚构桥主墩与主梁是刚性连接，主梁与桥墩共同承担地震力. 为促进刚构桥的抗震研究，首先，梳理了国内外近期经受地震考验的几座刚构桥的震害表现；然后，从抗震理论及模型试验、减隔震（耗能）设计和震后修复等方面，对连续刚构桥桥墩、上部结构、基础等主要构件以及全桥整体抗震性能等热点问题进行了评述，刚构桥具有良好的抗震性能，高阶效应及墩梁固结处纵桥向弯矩对桥墩地震反映影响较大，模型试验及理论分析中主梁开裂及损伤问题易被忽视，低墩或双柱墩刚构桥已展开墩底及基础隔震研究；最后，对未来可开展研究方向进行了探讨，强震下箱梁的开裂机理及损伤控制，基于新型材料及耗能构件组成的高墩，基础隔震及高墩底部隔震的实用技术，箱梁及空心墩的地震损伤识别及震后修复，（近）跨断层地震作用下刚构桥的渐进倒塌机理与防止.

为研究横桥向非对称恒载对大跨度斜拉桥受力行为的影响，以常泰长江大桥为工程背景，对横桥向非对称恒载桥梁结构的力学行为进行分析，并提出了合理的控制措施以实现理想的成桥状态. 提出了一种索力快速优化的方法，采用上下游索力不对称和降低铁路二期恒载的措施解决横桥向不对称恒载引起的主梁扭转、主塔偏位问题，实现了合理的成桥状态. 结果表明：通过上下游索力不对称可以有效地控制主梁扭转，斜拉索顺桥向不平衡分力和横桥向不平衡分力产生的横桥向弯曲变形大小基本一致，方向相反，有利于降低主梁横桥向弯曲变形；通过减小横桥向不对称恒载的差值可以有效地控制主塔横桥向偏位.

为研究检修车轨道位置与导流板对宽体扁平箱梁断面涡振性能的影响，以深中通道伶仃洋大桥（大跨度宽体扁平钢箱梁悬索桥）为背景，通过1∶25节段模型风洞试验测试了主梁的涡振响应，并采用计算流体动力学方法（CFD）对断面的二维流场进行了模拟. 结果表明：增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离l能够显著提高宽体扁平钢箱梁的涡振性能，当$l\geqslant {W}_{{\rm{b}}}/6$（${W}_{{\rm{b}}} $为主梁底部宽度）时，可完全消除宽体扁平箱梁在各风攻角下的涡激振动；在检修车轨道处设置17° 倾角的内侧或双侧导流板均能够显著抑制梁体的涡激振动，且抑制效果相同，当$l \geqslant {W}_{{\rm{b}}}/10$时，布置导流板可完全消除梁体的涡激振动；增大检修车轨道与主梁底板边缘之间距离以及设置导流板均是通过消除断面下游斜腹板处的尾流漩涡，从而降低梁体受到的周期性涡激力，达到抑制主梁涡振的效果.

为了研究低屈服点波形钢板剪力墙（corrugated steel plate shear wall，CSPSW）新型抗侧向荷载系统减震耗能性能，利用有限元软件ABAQUS，对16个CSPSW有限元模型进行横向单调和循环荷载作用下的减震耗能性能数值分析，并以波形钢板屈服强度和板厚为关键参数，综合分析其对结构抗侧性能、滞回性能、刚度退化、延性和能量耗散等性能的影响规律. 研究结果表明：低屈服点CSPSW与普通钢板剪力墙初始刚度相同，但抗侧性能弱于后者；与普通屈服强度CSPSW相比，低屈服点CSPSW滞回曲线更饱满，耗能性能更好，且延性更好；随着波形钢板屈服强度降低，低屈服点CSPSW延性和耗能性能均提高，结构水平刚度退化加快；随着波形钢板厚度增大，低屈服点CSPSW初始刚度和结构耗能性能均提高，承载能力变化较小.

针对U型钢板桩插打容易发生屈曲的问题，提出 U型钢板桩局部加劲效应理论计算的“动态配位系数法”，建立了局部加劲U型钢板桩失稳临界荷载计算式，并分析了加劲面积、加劲位置、加劲板数量对加劲效应（即失稳临界荷载）的影响规律. 研究结果表明：加劲总面积（即加劲板累计宽度）一定时，对于长度确定的U型钢板桩，存在使构件临界荷载值最大化的加劲板布置方案，并揭示了块数太多时由于单块加劲板宽度太小而引起的局部失稳规律；以10 m长U型钢板桩为例，构件临界荷载值随单块加劲板布置位置的变化可提高13.55%，并求得20 m长的U型钢板桩不同加劲总面积对应的加劲板布置优化理论方案，为实际工程中U型板桩局部加劲方案设计提供了理论依据和参考.

由于民用建筑外观及工业建筑生产工艺要求，部分包覆钢-混凝土结构因错位、变梁变柱等会形成异型内节点. 为研究该类异型内节点的抗剪性能，以柱两侧梁错位高度、单侧梁截面高度增大等为变量参数，按1∶2缩尺比例设计制作了1个常规内节点和3个异型内节点模型试件，并完成低周往复荷载试验，分析了内节点的破坏形态、滞回耗能、承载能力、延性性能等指标. 试验研究结果表明：各试件滞回曲线均呈现对称饱满的梭形；等效黏滞阻尼系数在0.598～0.618，位移延性系数在3.28～4.96，表现出良好的耗能性能及变形性能；因错位、变梁形成的异型内节点与常规内节点相比，承载力分别提升约6.1%、14.0%、15.0%；位移延性系数提升了约−26.6%、11.0%、−14.1%，延性性能规律不明显，耗能能力、强度和刚度退化变化不大；对于左右梁截面尺寸相同且完全错开（即错位高度大于梁高）的Ⅰ类异型内节点，可按T形边节点进行设计；基于节点域传力机理，建立了Ⅱ类异型内节点抗剪计算模型，并提出了抗剪承载力计算公式，试验结果与理论计算结果吻合较好.

离散元数值模拟中，不同的制样方法会导致土体孔隙比和均匀性存在差异，进而对浅基础承载力的模拟计算结果产生影响，因此需要分析不同制样对浅基础承载力影响的问题. 本文分别使用粒径放大法、Distribute法、GM （grid method）法和欠层压实法对无黏性砂土进行制样，且试样在10g的重力场下进行地应力平衡；利用测量圆对不同位置土体孔隙比、水平应力和竖直应力进行监测，得到试样平均孔隙比e和小于1的侧向土压力系数K₀值；通过在试样表面放置刚性墙体并以相同的速度加载来模拟浅基础承载力试验，研究不同制样方法对浅基础承载力的影响. 研究结果表明：GM法与欠层压实法生成的试样，其孔隙比接近最初设置的目标孔隙比，误差约为3.5%；而粒径放大法与Distribute法生成的试样，其孔隙比会小于目标孔隙比，误差为20.0%左右；在试样整体均匀性方面，GM法得到的试样均匀性最好，随后依次是欠层压实法、Distribute法和粒径放大法；由于不同制样方法所得的试样孔隙比和K₀不同，在浅基础承载力模拟计算中不同制样方法得到的承载力关系为：GM法 < 欠层压实法 < 粒径放大法 < Distribute法.

浆土应力耦合作用对劈裂注浆浆液扩散规律具有显著影响，砂土劈裂注浆设计应充分考虑这种影响作用. 将劈裂注浆视作平面无限域的圆形扩张过程，基于牛顿型本构方程分析了浆液流场变化特征，并将劈裂通道下侧砂层视作半无限空间弹性体，采用弹性力学推导了均布荷载下劈裂通道宽度、浆液压力的分布方程. 通过设置不同的浆液黏度、砂土弹性模量参数，深刻揭示了耦合效应下砂土劈裂注浆基本机理. 结合郑州地铁某在建工程进行了对比验证. 研究结果表明：浆液压力在孔口及远端处急速衰减，而在中间区段呈稳定变化趋势，劈裂通道宽度基本由浆液压力决定，其分布趋势与浆液压力分布趋势相同；浆液黏度、砂土弹性模量是影响劈裂扩散半径的重要因素，黏度和模量均与扩散半径正相关，黏度与劈裂宽度正相关，模量则与劈裂宽度负相关；本文理论计算值与现场开挖实际值偏差12%～15%，基本符合预期要求.

为研究红层泥岩的力学特性和能量演化规律，基于5种不同围压梯度（200、250、300、350、400 kPa）及轴压与围压不等速率的应力路径，以四川遂宁地区红层泥岩为例开展了室内循环加卸载试验，得到围压效应对红层泥岩力学特性、总应变能密度、弹性应变能密度、耗散能密度的影响，以及应力-应变与能量之间的演化规律. 研究结果表明：从初始加卸载至试验结束，轴向应力输入的总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度总体呈先增大后减小的“正态分布”形式；在峰前阶段，弹性应变能密度与耗散能密度间的差值会随着循环加卸载次数的增加而增大；围压的侧限作用提高了试样承载能力，总能量密度、弹性应变能密度以及耗散能密度随着围压的增大而增大；在峰后阶段，当围压≤300 kPa时，耗散能密度低于弹性应变能密度，而围压＞300 kPa时，耗散能密度高于弹性应变能密度，围压增大会进一步抑制试样破坏后弹性应变能密度的释放；相同围压下，随着干湿循环次数的增加，干燥、饱和状态下的抗压强度和弹性应变能密度均呈负相关关系；相同干湿循环次数，干燥状态的抗压强度和弹性应变能密度比饱和状态高，呈正相关关系.

针对浅覆土矩形顶管施工时存在地表隆起过大的风险，应用MIDAS GTS岩土数值软件动态模拟大口径矩形顶管掘进施工过程，探究其在不同覆土厚度、开挖面顶进压力、摩擦阻力下引起的地表隆起规律，并与现场监测数据进行对比分析. 结果表明：顶管顶进时地表监测点的隆起规律与数值计算结果基本吻合；顶管开挖面顶进压力、管节与地层的摩阻力引起的地表隆起在开挖面附近叠加达到峰值；地表的隆起峰值随覆土厚度的减小而线性增加，当开挖面顶进压力为100 kPa、管节摩阻力为35 kPa时，顶管覆土厚度每减小0.1H （H为矩形顶管高度），地表隆起峰值增大约6.00 mm；浅覆土顶管地表隆起随顶进压力和管节摩阻力的增长规律可分为缓慢增长阶段和非线性快速增长阶段；为降低浅覆土顶管工程上覆土被顶破的风险，需要合理控制开挖面顶进压力及其波动、在管节外周形成厚度均匀的减摩泥浆套，确保地层稳定和顶管工程的安全.

为科学地处理隧道工程中由于材料属性和复杂地质环境等带来的不确定性，使支护设计更加安全合理，基于可靠度理论，提出一种实用隧道可靠度设计计算方法. 首先，基于可靠度指标的几何意义，结合Nataf变换和Cholesky分解等考虑参数相关性与非负性，建立约束在原始空间的最优化模型；其次，利用数值软件内嵌的优化函数在不需人为计算偏导数的情况下直接获得设计点；然后，引入重要抽样方法，在设计点处计算失效概率，形成兼顾收敛性和精度的实用可靠度计算方法；再次，通过高度非线性的数值算例和非圆坑道算例验证该方法的有效性和适应性；最后，基于围岩变形失效功能函数，采用本文方法进行隧道支护抗力设计计算. 算例分析结果表明：本文方法能够以较小代价获取设计点，最终结果和蒙特卡洛法结果相对误差小于1.0%，并且能够结合含交叉项响应面函数处理无解析功能函数的非圆坑道可靠度问题；本文方法能够获取准确的支护抗力设计值，与蒙特卡洛法结果相对误差小于0.5%；内摩擦角的敏感性比黏聚力和变形模量的大.

为解决高海拔隧道施工供氧关键技术，开展高海拔隧道供氧浓度及劳动功率对劳动强度的影响研究. 通过在西藏拉萨达孜区的圭嘎拉隧道进行现场实测，以平均能量代谢率作为衡量劳动强度指标，采用肺通气量仪搜集6名测试人员在不同劳动强度（50、75 W和100 W劳动功率）和供氧浓度（20.9%、25.0%和29.0%）下的肺通量数据，并转化为劳动强度指标，运用基于思维进化算法的前馈神经网络（mind evolutionary computation back-propagation, MEC-BP）对劳动强度指标进行拟合. 研究结果表明：MEC-BP神经网络拟合数据的拟合优度略高于GA-BP 和BP 神经网络的拟合优度；50 W低劳动功率下，施工人员平均能量代谢率对氧浓度的变化较小，最大约0.1 kJ/(min•m²)；在100 W较高劳动功率下，25%供氧浓度可作为4 200 m高原供氧浓度参考值.

为适应城市轨道交通大规模建设和满足减振需求，提出一种新型装配式无砟轨道结构，建立车辆-无砟轨道耦合动力分析模型和室内实尺试验模型，对减振型装配式轨道结构力学性能进行研究. 研究表明：减振型装配轨道结构在列车动载作用下的系统动力响应指标均在安全限值范围内，满足行车安全性和舒适性要求；静载试验轨道结构混凝土最大压应变为 −129.6 με，远小于混凝土极限应变值；卸载后残余变形很小，轨道弹性较好，结构承载能力满足要求；在疲劳荷载作用下，结构整体受力变形较小，未见裂纹，抗疲劳性能良好；轨道振动从上往下逐层递减，频率为100～125 Hz，最大减振效果可达12.4 dB，结构减振效果显著且减振稳定性较好.

为探究循环荷载下配筋钢管混凝土构件黏结锚固性能，对配筋钢管混凝土试件开展了单调加载和循环加载试验. 通过单调加载试验，对比分析了黏结力与滑移量之间的响应关系；基于单调加载试验结果，对若干配筋钢管混凝土试件在单轴循环荷载作用下的黏结特性进行了试验研究，考虑包括箍筋配置、黏结长度、钢筋直径、加载次数等因素对黏结性能的影响规律，分析了不同试件黏结力的退化机制及其破坏模式. 结果表明：箍筋提高了试件承受循环荷载作用的能力，配筋钢管混凝土试件的黏结力和延性随黏结长度、钢筋直径的增加而增大，配筋钢管混凝土试件中钢筋的黏结力及延性随着前期承受循环荷载的加载次数的增加而降低，配筋钢管混凝土黏结破坏时整个黏结区域相对比较平滑，变形肋印迹不明显.

为避免寒区隧道冻害问题产生，引入新型阳光棚防寒措施. 首先，建立三维瞬态传热数值模型，获得自然通风条件下的隧道温度场，并通过现场温度监测验证数值计算模型的可靠性；然后，通过数值方法验证阳光棚的温升效果，并进一步探究阳光棚入口风速、长度、跨度及环境温度对温升效果的影响；最后，对各因素进行敏感性分析，研究其对温升效果的影响程度. 研究结果表明：入口风速低于1.0 m/s时，阳光棚发挥良好的温升效果. 风速与温升效果呈负相关；长度每延长50 m，隧道进口气温升高0.71 ℃；跨度对温升效果的影响不明显；温升效果随环境温度变低而愈显著. 上述因素对温升效果的敏感性排序为：入口风速（0.39） > 长度（0.30） > 环境温度（0.19） > 跨度（0.12），其中，入口风速为最敏感因素，应用时应着重考虑. 因此，对阳光棚的使用建议为：低风速、大长度、小跨度.

为研究高速列车制动区段制动结构/轨道结构对轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动的影响，首先，结合现场调研，建立CRH3高速列车轮对-轨道-制动系统有限元模型；然后，采用复特征值法研究考虑轮轨粘滑和制动滚滑作用下的轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动特性；进而探究制动结构中表面织构对整个系统摩擦自激振动特性的影响；最后，对轨道结构中扣件参数进行参数化分析，并采用最小二乘法和粒子群算法求得抑制钢轨波磨的扣件参数的最优解. 研究结果表明：高速列车在制动区段时，轮轨粘滑和制动滚滑作用导致的轮对-轨道-制动系统摩擦自激振动的主要频率为526.75 Hz，与现场波磨特征频率接近，说明轮对-轨道-制动系统的摩擦自激振动可能是该区段钢轨波磨的主要诱因；采用具有表面织构的闸片或制动盘能有效抑制制动区段的钢轨波磨，其中沟槽型闸片的抑制效果最佳；当扣件的垂向刚度为65.5 MN/m，横向刚度为46.0 MN/m，垂向阻尼为84.0 kN·s/m和横向阻尼为23.5 kN·s/m时，可以抑制高速列车制动区段的钢轨波磨.

针对日益突出的车轮高阶多边形磨耗问题，基于轮轨系统转子动力学模型、轮轨接触模型和车轮圆周磨耗深度模型，建立车轮多边形磨耗发生与演化模型；分析列车运行速度和车轮质量偏心的变化，揭示车轮多边形磨耗发生与演化的规律，并进行现场跟踪实测数据验证；通过模态和灵敏度分析研究系统参数对多边形磨耗的影响. 研究结果表明：车轮高阶多边形磨耗的产生和演化遵循“定频整分”规律，即580 Hz左右的固定频率整分轮对转频时，车轮磨耗会演化成19阶左右的多边形，否则车轮磨耗将趋于均匀；该固定频率主要来源于轮对的2阶弯曲模态，且对车轴直径的灵敏度最大，通过定转速运行、增大车轴直径等措施改变固定频率可有效抑制车轮多边形磨耗.

为实现数据驱动的钢轨波磨状态修，提出一种时-空密集型的钢轨波磨测量方法. 首先，采用智能终端检测列车编组车体振动和车厢噪声，对列车编组不同车体三向加速度进行波形匹配，得到延时估计值，修正列车运行速度和里程估计误差；其次，基于声纹谱能量法分析车厢声纹数据，并定义“波噪比”指标，量化钢轨波磨噪声能量及其高阶谐波能量占噪声总能量的比值，作为钢轨波磨自动识别的依据；最后，建立列车响应到钢轨波磨状态的反向映射关系，获取波噪比超限时的钢轨波磨波长和里程信息，以地铁某区间实测为例，采用钢轨波磨仪测量1.6 km范围的轨面短波不平顺，将测量结果 [0,50] mm波长范围的波深峰峰值与车厢声纹波噪比进行对比. 结果表明：当波噪比阈值取为0.2时，基于声纹数据识别的钢轨波磨与线路分布一致，验证了该方法可为钢轨波磨状态评估提供数据支撑.

间歇过程产品质量与过程特性或过程反应原理密切相关，为解决其过程数据呈现的多阶段性、时序性和动态性的问题，提出一种基于带外源输入的非线性自回归（NARX）神经网络进行多阶段质量预测. 首先，对间歇过程数据进行K均值（K-means）聚类阶段划分和核熵成分分析（KECA）数据降维，保证输入数据阶段特征的同时提升后续预测过程的效率；然后，在各阶段内构造NARX预测模型，利用改进蝙蝠算法（MBA）优化网络的隐含层节点数，实现间歇过程在线质量预测；最后，利用青霉素仿真实验数据验证所提方法的有效性. 研究结果表明：NARX神经网络开环模式具有较好的预测效果，核熵成分分析的数据降维方式更有利于后续的质量预测研究；MBA对于网络隐含层节点数的优化效率高、稳定性好，阶段划分可以一定程度上提高间歇过程的预测性能，提出的多阶段质量预测模型预测性能较高，均方根误差和平均绝对百分比误差分别达到0.02和1.20%.

随着积极应对人口老龄化战略的提出，老年人成为亟需关注的重要群体. 为弥补现有交通出行研究多关注建成环境对老年人出行行为全局影响的不足，融合2011年香港特区政府组织的大规模交通习惯调查数据、地理数据和谷歌街景图像数据，测度老年人出行倾向和多个建成环境变量，建立三层随机截距（一层：个人，二层：家庭，三层：社区）二元logistic回归模型和地理加权二元logistic回归模型，分析建成环境与老年人出行倾向的复杂关联关系，并借助ArcGIS平台对关联关系进行可视化. 研究结果发现：人口密度、土地利用混合度、交叉口密度和绿视率正向影响老年人出行倾向；地铁可达性和公园可达性的影响不显著；建成环境要素对出行倾向的影响存在空间异质性；土地利用混合度对出行倾向的局部影响是双向的，在城市西部为正向，而在城市东部为负向.

为增强自动定理证明器从一阶逻辑问题的大规模前提中选择相关前提的能力，首先，提出符号权重计算公式，基于符号在问题中出现的频率获取不同符号对应的权重；其次，提出相关度计算公式，利用分配的符号权重计算问题中前提和结论间的相关度；同时，研究自适应相关度边界，用于判断前提与给定的结论是否相关；最后，在自动定理证明器中交互地结合前提选择和自动推理两个过程，可在充分选择相关前提的情况下及时停止前提选择过程. 实验结果表明：在最优情况下，新提出的前提选择方法能够把参与证明的平均前提数量从1876个降低到174个；与广泛使用的前提选择方法E-SInE和Vampire-SInE相比，使用新方法能够帮助自动定理证明器E在MPTP2078基准测试集上分别提高19.49%和10.49%的证明率.