为研究Q690D高强钢焊接接头的疲劳性能，进行了Q690D钢不等厚对接焊缝和十字角焊缝的高周疲劳试验，对比分析了不同接头形式的疲劳强度特性，阐明了接头的疲劳失效机理。研究结果表明：Q690D钢不等厚对接焊缝和十字角焊缝均表现出优异的疲劳性能，不等厚对接焊缝的疲劳强度是GB 50017—2017规范推荐值的1.96倍，十字角焊缝在95%保证率下的疲劳强度与GB 50017—2017规范推荐值相近；在疲劳损伤演化方面，两种接头的损伤演化曲线大致可分为平缓增长阶段和快速增长阶段，平缓增长阶段占疲劳寿命的90%以上，且十字角焊缝的疲劳损伤增长速率较不等厚对接焊缝的疲劳损伤增长速率更快；基于连续损伤力学理论及UMAT子程序二次开发，建立了Q690D高强钢焊接接头的疲劳损伤演化有限元数值模拟方法，为高强钢焊接结构的疲劳寿命预测提供了有效方法。
现有的自锚式悬索桥分析理论难以准确考虑主塔侧弯及主梁多跨变形耦合效应。为克服现有自锚式悬索桥分析理论的不足，提出了一种综合运用汉密尔顿原理与变分计算的自锚式悬索桥动力分析方法。该方法考虑了主塔侧弯对主缆边界的影响，并以悬索桥主梁对应的等代连续梁模态作为悬索桥振动变形的基函数，从而在运用加权余量原理求解动力方程时可自然满足多跨连续主梁复杂的边界条件，极大简化了桥梁自振频率与模态函数的求解流程。在此基础上通过模态截断推导悬索桥动力控制方程，相比传统有限元动力分析可大幅缩减模型自由度。以一座三跨自锚式悬索桥开展自振特性与时程响应验算，结果表明：本文方法计算所得自振特性与SAP2000结果高度吻合，计算精度显著优于未考虑主塔侧弯、主梁耦合变形的既有文献方法；时程响应计算结果同样与SAP2000结果高度吻合，计算效率提升一个数量级以上，验证了本文提出的理论的正确性与有效性。研究成果可为自锚式悬索桥快速、高精度动力分析提供理论支撑。
为了抑制薄钢板的面外屈曲，本文提出以木盖板作为约束构件的新型两边连接防屈曲钢板剪力墙。设计制作了2个防屈曲钢板剪力墙试件和1个对比试件，并开展低周往复加载试验，得到试件的破坏模式和滞回曲线，分析了试件的骨架曲线、刚度退化和耗能能力。试验结果表明，木盖板能有效防止钢板屈曲，防屈曲试件具有更高的承载力和更强的耗能能力。利用ABAQUS有限元软件对试件进行了模拟分析，有限元模拟得到的滞回曲线和破坏形态与试验结果吻合良好，在此基础上研究了内嵌钢板高厚比、木盖板厚度及加劲肋厚度等参数对结构抗震性能的影响。研究结果表明，降低钢板高厚比、增大木盖板厚度及加劲肋厚度均可有效提高结构抗震性能。
为开发轻质高效防屈曲的新型钢板剪力墙体系，本文基于传统非加劲钢板剪力墙结构提出了一种对角斜置双层CFRP波纹板-薄钢板剪力墙结构。其采用CFRP波纹板作为核心层，并在核心层外增设CFRP波纹板覆盖层。为了提出该结构的基于抗震性能的优化设计方案，本文首先开展了传统非加劲结构与对角斜置双层CFRP波纹板加固结构的拟静力试验。随后，利用经试验结果验证可靠性的有限元模型，通过分析波纹数量（满铺/对角铺贴）、波纹板层数及波纹高度三个关键参数的影响，提出最终优化设计方案。研究表明，对角斜置双层CFRP波纹板加固可使非加劲薄钢板剪力墙的峰值承载力提高10.96%，位移延性系数提高13.03%，累积耗能增加15.74%，初始刚度提高17.32%，最大面外变形降低63.24%。基于参数分析结果，满铺斜置双层CFRP波纹板结构较平铺形式抗震性能更优，并推荐采用波纹高宽比为0.26的优化方案。
针对现有滑动摩擦复位机构变形能力与自复位性能相互制约的矛盾，本文将碟簧组与三段齿槽板构造相结合，提出了一种新型滑动摩擦复位机构（slip friction device， SFD）。文中阐述了该SFD的基本构造与工作机理，建立了其滞回力学模型，对比了三段齿槽与双段齿槽两种构造的力学性能差异，明确了SFD的关键设计参数。开展了概念验证拟静力试验，试验结果与理论模型、有限元数值模拟结果均吻合良好。结合理论分析与试验结果可知，合理选取齿槽斜面倾角与摩擦系数，可使SFD形成稳定的旗帜形滞回曲线，具备优异的震后自复位能力。基于已验证的有限元模型，建立了包括基准模型在内的共计7个有限元模型进行参数分析，参数变量除试验涉及的螺栓预紧力外，额外纳入其余三项关键设计参数。参数分析结果与理论分析能够相互验证，表明该SFD具备灵活可调的力学机制与充足的性能调控空间，能够很好地满足结构性能需求。
