为了改善装配式结构中构件连接部位的抗震性能，提出采用超高性能混凝土（UHPC）连接预制柱. 设计1个普通混凝土（NC）整浇柱和6个塑性铰区采用UHPC的装配式柱，通过拟静力试验，研究轴压比、搭接长度、配箍率、搭接段配置短钢筋对试件破坏形态、滞回特性、承载力、变形能力、耗能能力等的影响. 结果表明，搭接长度为8倍钢筋直径的装配式柱的各项抗震性能均高于普通混凝土整浇试件，可以实现与现浇整体柱相同的效果. 随着搭接长度的增大，装配式柱的承载力逐渐增大，变形能力与耗能能力显著提高. 在搭接区段设置短钢筋，可以提高装配式柱的受弯承载力，改变破坏形态，使塑性铰区上移. 基于试验结果，考虑UHPC的受拉作用，提出UHPC装配式柱的正截面受弯承载力计算公式，计算值与试验值吻合较好.

为了研究预应力混凝土（PC）梁自振频率的疲劳演变规律，理论推导了抛物线型布筋的后张无黏结预应力梁疲劳历程自振频率的计算公式. 针对Euler梁、Timoshenko梁和预应力梁等3类梁，分析剪转效应、预应力效应对梁自振频率的疲劳演变规律的影响. 通过对预应力混凝土模型T梁的疲劳试验和动力测试，对比分析3类梁理论频率计算公式的适用性. 研究结果表明，抛物线型布筋的预应力不影响整个疲劳历程中梁的偶数阶频率. 梁的第1阶频率退化速率随着疲劳荷载幅值的增大而增大，随着预应力的增大而减小. 在实际工程应用中，对于偏心布筋无黏结预应力梁结构，须考虑预应力对基频的增强效应.

针对确定性分析方法进行水泥土搅拌桩(DMC)复合地基工后沉降控制存在一定风险的问题，基于Monte Carlo dropout神经网络(ANN_MCD)架构的随机变换，利用模型输出随机性表征土体参数的不确定性. 结合有限元与代理模型，开展考虑土体参数不确定性的DMC复合地基工后沉降高效计算，获得不同桩长、桩径、桩间距、垫层厚度参数组合下的工后沉降概率分布. 以路基正常使用极限状态下的目标可靠指标，确定工后沉降界限值，建立沉降与地基处理成本的非线性映射关系，结合成本效能指标进行结构设计优化. 研究表明，ANN_MCD模型可以依据地基软黏土塑性指数I_p，推演修正剑桥模型参数的不确定性，预测参数的95%置信区间与试验值吻合良好. 利用土体与结构参数独立进行特征提取的双输入层ANN代理模型，可以有效地避免网络结构冗余，实现DMC复合地基工后沉降S的高效高精度预测. S与最低建造成本符合Logistic曲线形式，成本效能分界值C_v位于曲率最大点，设计优化方案应位于成本≤C_v的高效费比区.

为了研究地裂缝场地钢筋混凝土（RC）框架结构的地震响应规律，采用ABAQUS有限元分析软件，建立地裂缝场地土与结构体系的三维数值模型. 将计算结果与跨地裂缝结构模型试验结果进行对比，验证了数值模拟方法的可行性. 通过对框架结构位移角、层间剪力、结构总水平地震作用的定量分析，获得地裂缝对框架结构动力响应的影响规律及影响范围. 研究结果表明，地震作用在地裂缝场地表现出的非一致性加重了上部结构的损伤程度，结构中间跨的构件及节点破坏尤其严重，上盘结构的裂缝长度和宽度更大. 框架结构跨越地裂缝是最不利的布置形式，动力响应尤为剧烈，在结构设计时应尽量避免. 近地裂缝场地上盘结构的响应程度大于下盘，表现出“上、下盘效应”，在上盘0~20 m和下盘0~15 m范围内，框架结构破坏严重，在上盘30 m和下盘20 m外，结构反应显著减小.

为了探究不同垂直压力以及不同粒径、形状和位置的单一粗颗粒对矿岩颗粒体系抗剪强度和运移特性的影响，采用自主设计的矿岩颗粒体系非接触式剪切特性监测与分析系统开展直接剪切试验. 研究结果表明，当形状因子>0.5时，添加粗颗粒会显著增加5~10 mm矿岩颗粒体系的抗剪强度，粗细颗粒粒径比为3.07~4.23. 粗颗粒在剪出口时的矿岩颗粒体系抗剪强度最大，剪入口次之，位于可视面中心位置时的抗剪强度最小. 在所研究的取值范围内，矿岩颗粒体系抗剪强度随着垂直压力的增加呈线性增长规律. 当形状因子<0.5时，随着粗颗粒形状因子的增加，抗剪强度无显著变化，当形状因子≥0.5时，随着粗颗粒形状因子的增加，抗剪强度缓慢增加. 相较于粗颗粒形状，垂直压力对矿岩颗粒体系抗剪强度的影响更显著. 在所研究的取值范围内，不同粗颗粒粒径、形状和垂直压力影响下的四周细颗粒运移轨迹均符合Boltzmann分布. 粗颗粒四周细颗粒的垂直位移随着粗颗粒形状因子的增加会显著增加，随着垂直压力的增加，则会降低四周细颗粒的垂直位移；粗颗粒形状因子和垂直压力的二者增加均会提高细颗粒运移轨迹方向的有序程度.

针对目前建筑越来越多采用曲面幕墙而带来的高额建造成本问题，提出方案设计阶段优化与深化设计阶段优化相结合的两阶段复合优化方案，对曲面幕墙工程项目进行成本优化. 通过Rhino建立曲面幕墙参数化模型，利用Grasshopper逻辑运算器编写优化方案，实现控制参数生成的优化方案. 在方案设计阶段中，使用多目标遗传算法进行网格划分方案优化. 综合考虑面板类型占比与龙骨综合长度的平衡解集，选择满足工程需求的最优方案解，在深化设计阶段中使用单目标遗传算法，将双曲型面板优化为单曲型面板，降低双曲型面板数量的占比. 通过实际工程应用的分析可知，该复合优化方案在原始方案基础上的优化率为23.19%，现有只在单一阶段进行优化的方案优化率为16.20%，复合优化方案的优化率在现有的优化方案的基础上增加了6.99%. 研究结果表明，利用该研究方案，能够有效地降低曲面幕墙工程项目成本.

为了研究泥膜对泥水盾构开挖面稳定性的影响，通过改进滤失试验研究泥水盾构动态泥膜的渗透特性，提出泥水舱泥浆密度的计算方法，获得时间与泥浆滤失量的关系曲线和泥膜的本构参数（孔隙比-渗透系数-压力的相互关系），推导动态泥膜平均厚度的计算公式. 由试验压力增长引起的泥膜孔隙比的减小，可以降低泥膜的渗透系数. CMC-Na对泥浆的改性效果最好. 添加高分子材料的泥浆形成的泥膜厚度变小，泥膜厚度与泥膜平均渗透系数存在正比关系. 在盾构掘进过程中，泥膜厚度会发生周期性变化，动态泥膜的周期时间取决于刀具的布局和刀盘的转速. 动态泥膜的平均厚度约为最大泥膜厚度的2/3.

为了提高不同类型支持装置在不同场景中的提取可靠性及精度，提出顾及空间关系的3D LiDAR支持装置自动提取算法. 通过对GNSS轨迹点抽稀处理获取关键轨迹点，对原始数据进行分层、分块处理，获取原始点云支柱，支持装置数据区域. 通过邻域搜索获取支柱中心点，依据其与轨迹点和支持装置搜索层的空间关系构建空间索引. 以该索引为驱动实现支持装置的初提取，获取含有接触线的支持装置，引入柱状搜索、参数化投影滤波的方式滤除接触线点云，实现提取结果的优化. 经过测试可知，该算法对提取支持装置的MIoU均超过93%，Dice系数均超过94%，可以兼顾多类型支持装置，具有较强的鲁棒性和应用价值.

针对非保压取样方法难以获取高质量生物样本的问题，提出全海深宏生物保压取样器. 考虑海上布放对装置质量的限制，提出中空式活塞取样结构. 针对深海的超高压环境，分析常规蓄能器设计中理想气体状态方程的不适应性，提出基于真实气体状态的设计方法. 针对密封圈移动引起的压降，设计液体主动补偿技术. 内压试验结果表明，保压筒和取样活塞具有足够的强度和良好的密封性. 高压舱测试表明，提出的取样系统在高压下可以稳定工作，设计的压力补偿系统能够显著地提高取样器的保压性能. 取样器在马里亚纳海沟深度超过10 800 m深度时进行2次原位实验，共获取端足类生物保压样品174只.