目前，在我国土木、交通、水利等领域，为了快速发展与大规模建设，有效“树立绿色、低碳发展理念，建设美丽中国，实现中华民族持续发展”，需要大力进行能源结构调整和节能减排。为此，国家构建理想的现代能源产业体系，在安全前提下建设高效核电；实现高速交通和城镇化发展目标，大力开展城际间交通和城市立体交通路网建设，节省通行时间，减少交通中平面交叉通行时间，节约通行成本和能源消耗。本书针对当前发展核电、城市立体交通和高速交通安全工程建设中涉及的一些关键性热点问题，结合当前土木水利工程结构力学特性研究现状，对穿越矿产采空塌陷区的高速公路、核电站取水构筑物、无梁板立交桥在地震荷载下及运营过程中复杂环境条件下力学特性与工程应用进行系统的研究。
本书结合建设中已经开始运营的辽宁红沿河核电站取水构筑物工程建设的复杂环境问题，通过理论分析和数值仿真及现场观测等手段，对取水构筑物开展结构形式分类、设计方法、施工方案及影响分析，研究取水构筑物结构在海浪冲击、渗流影响和地震波作用下产生的应力、应变和位移等力学特性，开展海水结冰期和非结冰期不同海水压力下构筑物内部水流冲击和渗流作用影响的研究。确定了核电站取水构筑物在施工及运营过程中的不安全因素，揭示了地震荷载、海冰冲击、海浪拍打、渗流影响和环境腐蚀等因素对构筑物产生的影响。通过对比设计安全标准，验证了构筑物在各种荷载作用下是安全的，并且在最高、最低潮位下运营时均可以满足泵站入口处流量50m3/s的供水要求。
本书结合“沈阳市迎‘十二运’城市道路系统建设项目”工程建设，对沈阳市新立堡路段城市立交无梁板桥动力特性与工程应用进行了系统的研究。针对地震荷载对立交桥的破坏状况，开展了立交无梁板桥结构设计、施工方法和措施的研究，通过理论分析和数值仿真及现场观测等手段，研究在地震荷载作用下和不同路况车载行驶条件下梁桥结构产生的力学特性，揭示了六车道无梁板立交桥在复杂受力条件下产生的应力、形变和位移变化规律。并结合新立堡立交桥工程实际，针对工程施工中出现的问题，提出了设计变更和调整。
本书针对我国高速公路发展迅猛、高速公路已经或者将要穿越矿产采空塌陷区的情况，从路基、路面、桥梁及隧道工程角度出发，建立了科学合理的高速公路安全性评价标准和方法体系，对采空区地基承载力理论与方法进行探讨，提出采空区路基路面一般处治方法，并建立相应的协调设计。针对河南禹登高速公路工程建设跨越煤矿采空区这一难题，对跨越寺沟采空区的多种方案进行系统的对比分析，提出采用高填路堤方案，并在该方案的基础上通过模型试验、数值模拟以及现场监测、检测等手段，深入研究寺沟采空区高填路堤稳定性。探索性地将先进的空间对地InSAR、GPS观测技术应用于高速公路路基路面变形监测与预警中，很好地跟踪了采动区、采空区的变化规律及对高速公路路基路面的影响，保证了高速公路的安全营运。
本书通过对高速公路穿越矿产采空塌陷区、核电站取水构筑物和城市立交桥在地震荷载及相应的运营过程中的各种荷载及环境条件等多种因素分析，揭示了影响土木工程结构稳定与安全的主要因素所在，并结合工程实际应用，提出了必要的措施，为类似工程的建设提供了借鉴。
本书是在著者的博士后论文的基础上形成的，首先要感谢我们的导师芮勇勤教授对著者在博士后研究阶段的学习和研究工作等进行了悉心指导和不倦教诲。
本书著者金生吉（沈阳工业大学）、孔位学（国防科技大学）和孙一民（沈阳工程学院）对沈阳工业大学、国防科技大学、东北大学及沈阳工程学院的各位学者在本书撰写过程中所给予的帮助，在此一并表示感谢！
本书资助项目包括： 辽宁省高等学校杰出青年学者成长计划项目“核电站取水CACBPX结构流固耦合作用及抗震力学特性研究”（No.LJQ2013016）；辽宁省企业博士后基金： 红沿河核电站核电工程取排水系统关键技术研究（辽博拨\[2011\]11）；国家重点工程建设项目：中广核核电公司“辽宁红沿河核电站 1号～4号取水隧洞施工设计”(2011)；国家自然科学基金重点项目： “大型露天煤矿高陡时效边坡稳定性理论研究”（No.51034005 ）；辽宁省博士科研启动基金“高等级公路高填方路基不均匀沉降规律及稳定研究”（No.20101076）。
最后，希望《复杂工程结构非常规环境力学特性与工程应用研究》一书 ，在实际工程中的设计、分析和仿真等方面，能给予广大读者启迪和帮助。
由于著者水平有限，加之时间仓促，书中疏漏和错误之处恳请读者不吝赐教。
著者
2014年8月
