为了研究集料的酸碱性对乳化沥青破乳速度的影响，提出了集料酸碱性的测定方法及评价指标，并对花岗岩、石灰岩、玄武岩、石英岩4种集料进行了酸碱性表征；同时进行了阳离子和阴离子乳化沥青的重力场和离心场稳定性试验研究，基于试验结果分析，建立了乳化沥青离心场-重力场换算模型，并根据该模型利用离心电导率法，考察了4种不同酸碱性的集料对乳化沥青破乳速度的影响。研究结果表明：采用离心场和重力场换算模型建立的离心-电导法能够有效快速准确地评价乳化沥青的破乳速度，并得出对于阴离子乳化沥青，集料酸碱性对乳化沥青稳定性的影响较小；对于阳离子乳化沥青，碱性集料更容易加速阳离子乳化沥青的破乳速度。
为更好地协调排水沥青混合料的耐久性与排水性之间的矛盾，把粗骨料空隙填充法（CAVF）设计方法引入到排水沥青混合料的组成设计当中，用毛体积相对密度作为衡量压实效果的指标，以压实试件达到最大毛体积相对密度时的温度作为最佳压实温度，在此温度下成型排水沥青混合料试件，并对其水稳定性、高温稳定性、渗水性与抗滑性能进行检验。试验结果表明：以压实试件达到最大毛体积相对密度时的温度作为最佳压实温度是合理的，设计的排水沥青混合料的水稳定性、高温稳定性、渗水性与抗滑性能均远远超过规范要求，即使在70℃的高温条件下也能表现出良好的稳定性，证明了采用CAVF设计方法设计骨架嵌挤结构沥青混合料的优越性。
为开发一种新型改性沥青及其制备工艺，以绿色可再生的蓖麻油代替石油基多元醇，先制成含油沥青，在沥青体系中再缓慢滴加第二单体液化二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI），边剪切边制成蓖麻油基聚氨酯改性沥青。通过异氰酸酯指数R（-NCO/-OH）=1.8，按10%~30%总体改性剂掺量，计算出蓖麻油及第二单体MDI的用量，分别制备10%~30%的蓖麻油基聚氨酯改性沥青。通过常规试验对改性沥青性能进行相关表征，试验结果表明，改性剂在沥青中分散均匀，蓖麻油基聚氨酯改性沥青高低温性能均有所提升，尤其是高温性能。通过原样及薄膜老化后样品高温分级试验确定沥青高温等级，在高温等级温度上，采用多级应力重复蠕变恢复试验（MSCR）对比分析和评价了老化后不同沥青的高温性能。结果表明，改性沥青的蠕变柔量比基质沥青较大幅度降低，恢复率增大明显，有效地达到了增弹、加劲作用；随着改性剂掺量的增大，蠕变柔量降低，恢复率增大，改性效果越好。
依托实际工程，基于现场检测和三维有限元模拟技术，研究动载作用下半刚性基层沥青路面动力响应。首先，基于光纤光栅传感技术进行半刚性基层沥青路面动力响应现场测试，依据现场测试结果，确定有限元瞬态分析的动力学原理、荷载条件、边界条件及材料参数，建立沥青路面三维有限元模型；然后分析不同轴载及材料参数下路面结构内部的动力响应特征。结果表明，动载作用下，车速越低，路面结构受力状态越不利；纵向（行车方向）拉应变大于横向拉应变；随轴载的增大，路面结构的应变响应波动性增强，沥青层内部拉压应变交替变化剧烈；面层模量对路基顶压应变的影响程度显著于基层模量，基层模量则对面层底拉应变影响较大。
采用随机介质理论计算采空区地表沉降，根据所得采空区沉降盆地函数采用经验计算方法预计地表剩余沉降，再采用弹性力学方法分析不均匀地表剩余沉降对半刚性基层沥青路面结构层的影响，得到了结构层附加应力的解析表达式，并以某通过采空区的高速公路为例，分析采空区地表剩余沉降引起的路面结构附加应力。计算结果表明：采空区地表剩余沉降对路面结构层附加应力的影响十分显著，所生产的水平和竖向拉应力以及剪切应力易导致路面结构层产生裂缝和脱空，影响路面的使用功能，因而在路面结构设计时应考虑附加应力的影响。
建立了考虑板底脱空及裂缝传荷能力的BFRP筋连续配筋混凝土路面荷载有限元模型，选取混凝土板厚及其弹性模量、基层弹性模量、BFRP筋的弹性模量及其配筋设计，以及地基反应模量等参数，对板底脱空状态下BFRP筋连续配筋混凝土路面板的力学响应及其裂缝传荷能力进行敏感性分析。研究结果表明，增加混凝土板厚可明显改善混凝土板的力学状态，提高混凝土板的模量不能有效改善混凝土板的力学状态；板底脱空区域宽度大时，增大基层弹性模量使混凝土板的受力状态变差；增大BFRP筋的弹性模量及配筋率可以略微改善脱空状态下的混凝土板受力状态和裂缝传荷能力；提高地基反应模量使受荷板板顶最大横向拉应力增大，横向裂缝传荷能力大幅降低，会导致裂缝处的BFRP筋连续配筋混凝土路面板的破坏。
为了揭示水泥稳定碎石半刚性基层材料的动、静态抗拉模量、抗压模量和弯拉模量之间的相关关系，开发了同时测试3种模量的新方法，推导出了在四点弯曲受力状态下水泥稳定碎石中的抗拉模量、抗压模量和考虑剪切效应影响的弯拉模量计算公式，开展了不同加载频率下的动态模量和加载速率为1 mm/min条件下静态模量的测试试验；揭示了水泥稳定碎石动态模量随加载频率的变化规律，建立了动、静态模量的转化关系，揭示了拉、压、弯3种动、静态模量的差异性。研究结果表明：水泥稳定碎石材料不是各向同性材料，呈现出明显的拉、压模量不同的特性；3种动态模量均随加载频率的增长呈现幂函数增长规律，动态模量试验条件更加符合路面实际受力状态；相同荷载级位下，3种动态模量都大于对应的静态模量，比值区间约为：1.11~1.91。
为了对高速公路工程处治滑坡进行有效的监测与预警，以陕西省“渭南-玉山高速公路”和“铜川-旬邑高速公路”两个示范工程获得的滑坡治理和监测数据为基础，采用RIA/JavaScript技术，基于ArcGIS Server平台，开发了高速公路滑坡监测预警系统，实现了对滑坡治理监测信息的系统管理、有效组织、空间查询和统计分析等功能；系统集成了线性回归预测模型、灰色预测模型GM（1，1）及不同工程处治类型（抗滑桩支挡结构和锚索框架支挡结构）滑坡预警模型，构建了预警预报判据，实现工程处治滑坡定性、定量相结合的综合预测预报和预警发布。本系统能为工程处治滑坡的稳定性分析与评价、滑坡监测与综合预警预报提供决策支持，对工程处治滑坡失稳造成的灾害进行及时的预测、预防，有效保障高速公路的运营安全。
高液限土是我国南方公路建设中经常遇到的一类特殊土。规范规定的CBR试验是在土的最佳含水率时分别采用30、50、98击击实后进行CBR试验。针对福建泉三高速公路高液限土天然含水率高的现状，为与实际施工状况相一致，调整了CBR试验的击实次数与含水率，通过对试验结果的分析，揭示了高液限土的密实度（压实度）曲线与CBR强度曲线呈分离的双驼峰曲线的现象，分析了密实度（压实度）曲线与CBR强度曲线分离的成因机理；提出了高液限土的最大CBR强度与最大CBR含水率的概念，确定了高液限土最大CBR强度与最大CBR含水率的试验方法。
为研究索力初拉力随机误差对主塔、主梁和拉索的应力，主塔、主梁的变形及结构可靠度的影响情况，以混合梁无背索斜拉桥——东莞水道桥为工程背景，考虑桥梁施工过程，建立ANSYS空间分析模型，采用蒙特卡罗函数和拉丁超立方抽样技术，分析结构响应的敏感性因素及百分比，并对控制截面应力进行了可靠性分析。结果表明：（1）主塔、主梁的应力及变形和拉索的应力非对称性显著，对应的敏感参数差异较大，其中边跨主梁及塔身应力、位移标准差受拉索初拉力影响小。（2）成桥索力受拉索初拉力影响最显著，且主要受自身初拉力误差影响，拉索安装误差可按照斜拉桥设计细则执行。
以某斜拉桥为例，基于欧拉-欧拉理论，采用单向耦合的方法数值模拟风速为10，15，20 m/s条件下的桥面积雪的不均匀分布。同时，通过风洞试验研究3种不同风速下积雪的不均匀分布对主梁三分力系数、涡激振动性能以及颤振导数的影响。结果表明，积雪的沉积、侵蚀与壁面摩擦速度有紧密的联系，桥面背风侧积雪侵蚀量明显比迎风侧侵蚀量小，在尾流处侵蚀量最小。积雪对主梁的三分力系数影响较大，升力系数与扭矩系数绝对值增大40%左右，阻力系数绝对值增大15%左右。由于积雪作用，主梁+3°竖向涡激振动消失，同时，颤振导数A4*曲线斜率由负变为正，且不同风速下的积雪形状影响较小；当无量纲折减风速增大到一定程度时，H2*曲线相对平缓，而H4*基本保持不变。
根据滑移剪胀机理，建立了滑动剪胀阶段和剪切滑移阶段侧摩阻力的表达式，求得了滑动剪胀阶段的嵌岩段摩阻力及桩身轴力的解析式。基于所获得的解答，分析了嵌岩段摩阻力及轴力随深度变化的分布规律，并对桩端荷载分担比进行了研究。研究表明：嵌岩比l/d与综合影响系数λ对桩端荷载分担比Pb/Pd影响较大，在不同的λ下，随着嵌岩比l/d的增加，桩端荷载分担比Pb/Pd均不同程度地减小，随着l/d增大到一定值时，Pb/Pd接近于0；现场大直径嵌岩桩静载试验结果表明，正常工作状态下嵌岩桩具有摩擦桩的性质，桩侧土阻力和嵌岩段摩阻力分担荷载的比例较高，桩端阻力所占比例不大，在全加载过程中变化也不显著。最后结合理论公式反算得到计算参数，理论计算结果与实测数据吻合良好。
将具有确定性参数的典型疲劳车辆模型改进为随机疲劳车流模型，采用小样本车辆轴重与等效疲劳应力数据拟合响应面的方法解决了车流作用下桥梁有限元应力时程分析耗时过长的问题。提出钢箱梁顶板-U肋疲劳损伤概率建模方法，最后将疲劳损伤概率模型应用于可靠度评估领域，揭示了车流参数对结构疲劳可靠指标的影响规律。研究结果表明：行车道重载车辆的较高占有率是导致其顶板-U肋疲劳可靠指标远低于超车道的重要原因；车辆轴重的增长致使钢箱梁疲劳可靠指标迅速降低，车重年线性增长系数由0增长至1%时，行车道顶板-U肋处100 a的疲劳可靠指标由3.42下降至0.72。随机疲劳车流模型与疲劳损伤概率模型具有一定的应用前景。
为降低常规钢-混凝土组合主梁结构的自重，解决其混凝土桥面板易开裂的问题，提出了钢-UHPC轻型组合梁结构方案，该结构方案能明显降低结构自重。为得到新型钢-UHPC轻型组合梁结构桥面板的受力状况，以在建实桥应用工程胜天大桥为工程背景，分别采用应力叠加法、全桥精细有限元法和混合有限元法，对其桥面板受力最不利位置的纵桥向拉、压应力进行了计算分析。结果表明：混合有限元法与全桥精细有限元法计算结果相差在4%以内，二者结果较接近；应力叠加法相比全桥精细有限元法计算结果差值为1.58~3.80 MPa，相差在12%以上，结果偏保守。计算结果与试验结果对比表明，UHPC桥面板纵桥向最大设计拉应力小于UHPC最大裂缝宽度为0.05 mm时的实测名义拉应力，纵桥向压应力远小于UHPC抗压强度，能够满足在最不利加载工况下的设计要求。
为了计算外套钢管加固既有钢筋混凝土墩柱的轴压承载力，以圆形墩柱在加固前承担较低初始力的加固结构（情况1）为研究对象，采用极限平衡法计算加固结构钢管对原柱混凝土和填充混凝土套箍指标的临界分界值。采用插值的方式改进了两种韩林海钢管混凝土应力-应变曲线，使之适合二次受力加固结构混凝土的应力应变特点，探讨了混凝土徐变对加固结构的承载力的影响，在此基础上使用静力法推导出外套钢管加固短柱桥墩结构的轴压承载力的计算公式，其承载力计算结果与试验数据结果相对比。结果表明：两者符合较好，同时与其他学者的研究数据对比，亦符合较好。
采用TAW-2000电液伺服岩石三轴试验仪对海棠山隧道砂岩试样进行了分级加载蠕变试验，基于改进的西原模型建立了描述衰减蠕变与稳定蠕变阶段的变参数蠕变方程，并对蠕变参数的变化规律进行了拟合分析。研究结果表明，试验曲线与模型计算曲线相吻合，试样在低应力状态下的蠕变过程具有明显的衰减蠕变与稳定蠕变阶段，在高应力状态下出现加速蠕变阶段，但最终变形量小于常规三轴极限应变值。基于试验结果拟合出了不同应力状态下不同时刻的蠕变参数及蠕变参数随应力及时间变化的数学表达式，蠕变参数的变化能较好地反映衰减蠕变阶段与稳定蠕变阶段岩石结构的劣化过程，说明了该蠕变方程能较好地模拟砂岩衰减蠕变与稳定蠕变阶段的蠕变特性。
为了解决现有快速路最优控制方法多以总时间花费（TTS）最小为优化目标，容易生成恶化系统整体状态的控制方案，而且难以处理多个交通子区协同控制的问题。分析了传统控制方法在系统整体效益、控制方案求解、协同控制可行性3方面的不足。采用模型预测控制（MPC）的方法，通过引入平均速度表征路段交通状态改进了传统的目标函数形式，并利用了罚函数的思想和反馈控制的方法提出了多交通子区的协同控制方法。仿真结果表明：当预测步长较小时，改进模型的控制效果优于传统模型；协同控制的方法可在保证较好控制效果的前提下显著提高模型求解效率。
对于服从对数正态分布的同一组样本，不同估计方法可能会产生不同的参数估计结果。针对这种情况，运用高速公路收费数据分别对客车和货车的行程时间分布进行了对数正态分布拟合。以误差平方和、累积分布函数的误差平方和、确定系数、偏度系数的相对误差和峰度系数的相对误差为衡量指标，比较最大似然估计和最小二乘估计的拟合结果。结果表明：最大似然参数估计在拟合累积概率分布时效果更优。建立了路段单位距离行程时间可靠性模型，提出了参数及阈值标定适用的估计方法。最后，对陕西省的高速公路网进行了实例分析。分析表明：出行距离对货车和客车的行程时间可靠度均有影响，出发时段对客车的出行延误影响较货车显著。
研究了以出警时间作为依据的警力部署问题，并应用基于二元覆盖的集合覆盖模型和最大覆盖模型解决问题。在介绍这两类模型后，分析了最大覆盖模型的限定条件，即限定资源数量不大于集合覆盖模型求得的结果。在应用遗传算法对两种模型求解时，阐述了算法实现过程中关键问题的处理和求解最大覆盖模型时算法的改进方法，并以北京部分路网数据对实现的算法进行了验证。试验表明了遗传算法求解的不稳定性和偏差有限的特点，验证了最大覆盖模型应用的限定条件。提出在解决资源受限的警力部署问题时，应结合集合覆盖模型求得的结果应用最大覆盖模型求解。
为提高城际轨道网络布局规划的有效性，通过分析城际轨道交通区位及城际轨道网络自身演化特征，提出了高速客运交通区位线的概念，并构建了多层次的城际轨道交通网络优化模型。优化模型将城际轨道网络分为骨干线网和初步线网。骨干线网优化模型是以经济联系强度的倒数为权重的最小生成树模型；初步线网优化模型是多目标函数模型，它使得网络经济联系强度最大、网络的连通度最高、总的轨道交通线路长度最小。优化模型为城际轨道网络规划提供了新的方法。最后，以武汉城市群城际轨道交通网络为例，验算了该布局方法的合理性及可行性。
在山区城市，平面交叉口和隧道是城市道路的重要组成部分，其合理的净距将直接影响城市道路构造物的设置位置和城市道路交通的运行质量。通过对城市道路平面交叉口与隧道净距定义的界定，分别从驾驶员在隧道出口处的“明适应”距离、驾驶员识认交通标志距离、车辆变道的行驶距离和安全驶入平面交叉口的距离等方面，分析了各种影响因素，对需求距离进行了研究。建立了城市道路平面交叉口与隧道合理净距的计算模型，并给出了不同运行速度下城市道路平面交叉口与隧道合理净距的参考值。
为了提高某客车在正面碰撞过程中的安全性，参照我国CMVDR294法规，采用有限元法建立了该大型客车前碰撞有限元仿真模型。针对其安全性不足的问题，提出对车身骨架结构进行改进设计，并在车身前端安装“田”字形吸能结构。考虑到设计制造过程中的误差会影响客车碰撞安全的可靠性，将有限元法与试验设计、响应面法结合起来对“田”字形吸能结构进行可靠性优化设计，并分析了与确定性优化设计所得结果的差别。结果表明，对车身骨架结构进行改进设计，在车身前端安装“田”字形吸能结构能显著提升客车在正面碰撞过程中的安全性，且可靠性优化设计与确定性优化设计都能进一步提高其正面碰撞安全性能；而当设计变量取值发生变动时，可靠性优化设计使吸能量的可靠度从原来的64.5%提高到了97.8%，更好地满足了大型客车碰撞安全性的要求。
为分析就地热再生沥青路面建设期产生的碳排放，采用生命周期分析方法，将建设期划分为材料生产和路面施工两个阶段，根据碳排放系数与活动数据相乘原理建立碳排放模型。结合工程实例计算路面建设期的碳排放，量化不同新料掺比、旧料运距及利用率下的碳排放，对比分析4种路面养护技术的碳排放强度。结果表明：材料生产和路面施工阶段碳排放占比20%和80%；就地热再生新料掺比提高1%，碳排放增加2%；旧料利用率100%的厂拌热再生与就地热再生碳排放相等时的旧料运距为42 km，只有旧料运距高于42 km时，就地热再生碳排放才比厂拌热再生少，当旧料利用率低于75%时，无论旧料运距长短，就地热再生碳排放都比厂拌热再生少；与就地热再生相比，微表处、超薄罩面和铣刨重铺碳排放强度增幅分别为53%，72%和79%。
为了对无车承运人承运的运力资源进行优化，降低运营成本，建立了带有机会约束条件的无车承运人运力资源组织优化模型。该模型针对无车承运人运营过程中要充分考虑不同主体利益、运力资源分散异质、运价形成以及利益分配模式等特点，旨在实现多重约束下的无车承运人效益最大，运输企业盈利处于合理区间，对运力资源、货源和运输线路进行了匹配优化。在此基础上，设计了针对该模型的微粒子群和神经网络混合智能算法对模型进行求解，并通过算例对其进行了验证。结果表明：该模型及其算法具有有效性和实用性，能为无车承运人管理者提供决策依据。
