桥梁工程结构中的负剪力滞效应 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民交通出版社

作者:张士铎

出品人:

页数:155

译者:

出版时间:2004-10-1

价格:20.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787114051968

丛书系列:

图书标签:

• 桥梁工程
• 结构工程
• 负剪力
• 滞后效应
• 混凝土桥梁
• 预应力混凝土
• 有限元分析
• 结构力学
• 桥梁设计
• 耐久性

桥梁工程结构中的负剪力滞效应 图书简介 本书深入探讨了桥梁工程领域一个至关重要的结构动力学现象——负剪力滞效应。该效应不仅是理解复杂荷载作用下桥梁结构响应的关键，更是提升结构安全性和使用寿命的核心技术议题。全书基于严谨的理论分析、精密的数值模拟以及详实的工程案例，构建了一个全面而系统的负剪力滞效应研究框架。 第一章 绪论：负剪力滞效应的背景与重要性 本章首先界定了桥梁工程中“滞效应”的基本概念，并着重阐述了负剪力滞（Negative Shear Hysteresis, NSH）的独特内涵。负剪力滞指的是在外部激励（如地震、强风、重载车辆）作用下，桥梁构件在某一加载循环的卸载阶段，其剪力-位移滞回曲线表现出与常规粘滞阻尼或塑性屈服特征相反的能量耗散或传递模式。 讨论了导致负剪力滞出现的多物理场耦合机制，包括但不限于材料的非线性黏弹性行为、接触面效应、以及结构几何非线性引发的次级效应。强调了在当前超大跨度、轻量化、以及复杂服役环境（如高寒、高湿）背景下，忽视负剪力滞可能导致的结构安全隐患，尤其是在疲劳累积和极限抗震设计中的关键作用。本章还回顾了国内外在结构动力学、材料本构关系以及桥梁抗震研究中对滞后现象的现有认识，突显了对负剪力滞进行专项研究的紧迫性和科学意义。 第二章 结构动力学基础与滞后现象的理论描述 本章为后续深入研究奠定理论基础。首先回顾了线性与非线性结构动力学的基本方程，重点引入了粘滞阻尼、黏塑性模型以及基于损伤的本构关系。 随后，详细阐述了如何利用能量平衡原理和耗散函数来定量描述结构中的能量交换过程。核心内容集中在滞回模型的构建上。我们引入了描述剪力-位移关系的数学模型，如Bouc-Wen模型、Janjic模型等，并对其参数化过程进行了详尽的解析。针对负剪力滞的特殊性，本章提出了一种修正的本构模型，该模型能够捕捉材料或连接件在特定加载速率和应力水平下，剪力响应滞后于位移响应的现象，即在卸载曲线上剪力数值出现负斜率增幅或能量“反向”储存的特征。通过对模型参数的敏感性分析，明确了哪些物理参数主导了负剪力滞现象的产生与演化。 第三章 负剪力滞的物理机制与材料本构 本章深入挖掘负剪力滞现象的微观和宏观物理根源。 在材料层面，重点分析了高性能混凝土（HPC）和新型钢材在反复荷载作用下的内部微裂缝演化、摩擦机制以及孔隙水压力的瞬态影响。特别关注了混凝土材料在拉压交替作用下，内部损伤累积与恢复过程的非对称性，这被认为是宏观负剪力滞产生的关键。 在构件层面，聚焦于桥梁关键连接部位，如支座、锚固系统和伸缩缝。详细分析了： 1. 摩擦阻尼器的反向摩擦效应：在高幅振动下，摩擦面材料的非线性变化可能导致卸载阶段摩擦力方向的突变。 2. 预应力钢束的松弛与锚固滑移：在重复拉伸和释放过程中，钢束与锚具之间的微小相对运动可能表现出能量耗散的滞后性。 3. 接触面非线性：探讨了在剪切荷载作用下，界面处的微小张开、闭合及滑动过程对整体剪力响应的影响。 本章结合扫描电镜（SEM）、超声波无损检测等实验数据，验证了理论模型与实际材料行为的一致性，形成了从微观到宏观的负剪力滞机制解释链条。 第四章 基于有限元分析的结构响应模拟 本章利用先进的数值计算方法，模拟大型桥梁结构在不同荷载工况下负剪力滞效应的体现。 首先，建立了多尺度、多物理场耦合的有限元模型。针对梁柱节点、墩台连接等关键部位，采用了精细化的单元网格划分策略，并集成第三章推导的非线性本构关系。详细介绍了显式与隐式动力分析的适用性，并侧重于如何准确捕捉负剪力滞的瞬态行为。 重点分析了荷载频率和幅值对负剪力滞的影响。通过一系列参数化研究，绘制了不同工况下的剪力-位移滞回曲线族，清晰地展示了负剪力滞的“回勾”或“斜率反转”特征。同时，探讨了结构阻尼比、刚度退化率等设计参数如何调节负剪力滞的程度。本章还引入了损伤识别技术，利用数值模拟结果与实际监测数据的比对，反演结构内部潜在的负剪力滞区域和损伤程度。 第五章 负剪力滞效应在结构抗震设计中的应用与控制 负剪力滞效应的存在，对传统基于能量耗散的抗震设计理念构成了挑战。本章致力于将研究成果转化为实际工程应用。 首先，分析了负剪力滞对结构动力响应放大系数和峰值层间位移角的影响。在某些特定频率匹配下，负剪力滞可能导致能量回馈至结构系统，从而加剧响应；在另一些情况下，它可能作为一种潜在的自稳定机制。 其次，提出了基于主动/被动控制策略的负剪力滞管理方法。 1. 优化支座设计：提出新型高阻尼橡胶支座，通过调节其内部摩擦层和剪切层的刚度比，引导结构进入更稳定的滞回模式，避免极端负剪力滞的发生。 2. 调控预应力水平：研究适当的残余预应力对抑制连接部位负剪力滞的增益作用。 3. 先进阻尼器配置：探讨了如何配置具有特定非对称耗能特性的粘滞流体阻尼器，以平衡或抵消结构自身产生的负剪力滞，实现最优化的能量管理。 第六章 案例分析与工程实践展望 本章选取了数个具有代表性的实际工程案例（如超高层桥塔、长跨斜拉桥），利用实测振动数据和有限元模型，反演分析了其在运营期间的滞后特性。 通过对特定地震波作用下桥梁墩柱剪力响应的详细剖析，直观展示了负剪力滞在真实服役环境中的表现。最后，对未来桥梁工程中负剪力滞效应的研究方向进行了展望，包括多点激励下的耦合效应、长期服役下的材料老化对负剪力滞的影响，以及将其纳入基于性能化设计（Performance-Based Design, PBD）体系的必要性和可行性。 本书旨在为桥梁工程师、结构动力学研究人员和研究生提供一本内容翔实、理论与实践紧密结合的专业参考书。

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这本书的叙事节奏把握得相当到位，它没有采用那种平铺直叙的学术报告式写作，而是巧妙地将历史沿革、理论推导和实际工程案例穿插叙述。读起来有一种抽丝剥茧的快感，仿佛作者正耐心地引导你一步步揭开复杂结构背后的奥秘。我特别喜欢其中对特定结构形式的演化过程的描述，那种跨越时间和地域的比较分析，极大地拓宽了我的视野。例如，关于不同年代抗震设计理念的演变，作者的梳理清晰且富有洞察力，让人不禁思考当前主流设计方法的局限性。唯一的遗憾是，在某些前沿技术如智能材料在结构中的应用方面，内容的深度稍显不足，似乎只是蜻蜓点水，期待未来版本能够在这方面有所增补。整体而言，这是一本兼具学术深度和阅读趣味性的专业著作。

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从结构工程师的角度来看，这本书的价值主要体现在其对标准规范的深度解读和衍生应用上。作者对于行业内各项规范条款的理解已经达到了炉火纯青的地步，他不仅解释了“为什么”要这样设计，更深入剖析了“如何”在实际工况下灵活运用这些规范来优化设计方案。书中的附录部分收集的表格和计算流程是无价之宝，极大地提高了我的工作效率。我尝试用书中的方法对一个历史建筑进行了重新评估，结果与现场监测数据高度吻合，这极大地增强了我对作者理论体系的信心。然而，书中对施工阶段可能遇到的常见偏差处理的着墨不多，这对于项目管理人员来说，可能是一个小小的遗憾，毕竟理论完美不代表施工就能完美复现。总的来说，这是一部极其实用的、以解决实际问题为导向的工程指南。

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这本书的装帧设计非常吸引人，封面采用了一种深邃的蓝色调，搭配着简洁有力的白色字体，给人一种专业而又现代的感觉。内页的纸张质量也属上乘，触感细腻，印刷清晰，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我尤其欣赏作者在章节排版上的用心，图表和公式的布局井井有条，逻辑性极强，使得原本可能晦涩难懂的理论知识变得直观易懂。不过，对于初学者来说，开篇的理论基础部分略显密集，可能需要多花一些时间去消化吸收。我对其中关于材料力学特性的探讨很感兴趣，作者似乎很擅长将复杂的数学模型转化为工程实践中可以量化的参数，这一点对于我正在进行的项目非常有指导意义。这本书不仅仅是一本教科书，更像是一本高级工程师的案头参考手册，里面的案例分析详实，数据支撑充分，让人信服。

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这本书的视角非常独特，它似乎是从一个更宏观的“系统集成”层面来审视结构工程，而非仅仅停留在单个构件的受力分析上。作者将环境因素、使用需求、维护成本等非结构性因素，巧妙地融入到结构设计理念的探讨中，体现了一种全生命周期的思维方式。我从中汲取到的灵感，主要集中在如何平衡结构的安全裕度和经济性之间的矛盾上。书中的图示虽然数量不多，但每一个都经过精心设计，直观地揭示了复杂的力学现象，例如应力场的分布和能量耗散机制。我希望作者未来能够增加一些关于新兴材料（如超高性能混凝土）的对比研究，或者增加更多关于复杂空间结构相互作用的章节。总而言之，这是一本能激发思考、提升认知高度的优秀专业书籍。

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这本书的语言风格非常凝练有力，几乎没有一句废话，每一个术语的选取都极为精确，这对于专业读者来说是极大的福音。作者的论证过程严密得像瑞士钟表，环环相扣，逻辑链条几乎找不到断裂之处。阅读此书的过程，与其说是学习知识，不如说是一次严谨的思维训练。我尤其欣赏作者在处理不确定性问题时的坦诚态度，他明确指出了当前计算模型在模拟极端荷载情况下的边界，而不是一味地过度自信。这种审慎的态度，在高度依赖经验和近似值的工程领域尤为可贵。美中不足的是，对于年轻读者而言，如果缺乏坚实的线性代数和微分方程基础，初期的几章可能会成为一座难以逾越的障碍，建议配合相关基础教材同步学习。

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