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出版者:化学工业

作者:郭兴明

出品人:

页数:282

译者:

出版时间:2007-11

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787502596644

丛书系列:

图书标签:

• 矿山工程
• 工程力学
• 岩石力学
• 地质力学
• 矿山压力
• 支护
• 稳定性
• 矿山安全
• 数值模拟
• 矿山设计

现代土木工程结构分析与设计 作者： [此处留空，或填写虚构的资深土木工程师/学者姓名] 出版社： [此处留空，或填写虚构的权威工程技术出版社名称] ISBN： [此处留空，或填写虚构的ISBN号] 图书分类： 土木工程、结构工程、高级工程力学 --- 内容简介 《现代土木工程结构分析与设计》是一部全面、深入且高度实用的工程技术专著，旨在为土木、结构、桥梁及岩土工程师、研究生以及相关领域的研究人员提供一套系统化、前沿化的结构分析与设计理论框架和实践指南。本书紧密围绕当代土木工程领域面临的复杂挑战，如超高层建筑的动力响应、大跨度桥梁的非线性行为、既有结构的性能化评估以及高性能新材料的应用等，力求在经典力学原理的基础上，融入最先进的计算方法和规范要求。 全书共分为五个主要部分，涵盖了从基础理论到高级应用的完整知识体系，结构清晰，逻辑严密。 第一部分：结构分析的经典基础与现代拓展 本部分旨在巩固读者对经典结构力学核心概念的理解，并将其无缝衔接到现代工程分析的语境中。 第一章 结构静力学与材料本构关系回顾： 详细阐述了位移法和力法在复杂结构体系中的应用，重点讨论了弹性力学基本方程在二维和三维问题中的精确求解思路。特别引入了材料的非线性特性，如塑性铰的形成机理和损伤演化模型，为后续的结构可靠性分析奠定基础。 第二章 结构动力学基础： 系统介绍了单自由度与多自由度系统的自由振动与受迫振动分析。核心内容包括特征值问题的求解、模态叠加法的原理与适用范围，以及结构阻尼的数学表征（如粘滞阻尼和材料阻尼）。本章深入探讨了结构在地震、风荷载作用下的瞬态响应分析方法。 第三章 有限单元法（FEM）的理论精髓： 这是本书的理论核心之一。从变分原理和虚功原理出发，系统推导了梁单元、板壳单元的刚度矩阵。重点剖析了单元选择对计算结果精度的影响（如剪切锁定问题、网格畸变处理），并介绍了对非连续介质进行建模的高级技巧。 第二部分：高级结构分析与数值模拟 本部分专注于将理论分析转化为可操作的数值模拟技术，解决工程实践中的疑难问题。 第四章 几何非线性分析： 深入探讨了几何刚度对结构稳定性的影响。详细阐述了欧拉-伯努努利梁理论到大变形理论的过渡，并着重分析了屈曲问题的求解方法，包括特征值屈曲分析、弧长法等非线性迭代技术，这对超高层建筑的失稳预测至关重要。 第五章 材料非线性与极限承载力： 讨论了混凝土、钢材以及组合结构在重载作用下的本构模型。内容涵盖了钢筋混凝土的开裂、塑性流动，以及钢材的屈服与包辛格效应。通过引入内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM），探讨了构件连接区域的损伤与断裂行为。 第六章 接触问题与摩擦模型： 专门针对结构部件之间的相互作用，如支座、连接件、预应力锚固区的分析。详细介绍了非光滑接触的数值处理方法，如罚函数法和拉格朗日乘子法在求解接触边界条件中的应用，并引入了库仑摩擦模型在动态分析中的实施细节。 第三部分：特殊结构体系的分析与设计 本部分聚焦于现代工程实践中常见的复杂结构类型，提供定制化的分析工具。 第七章 空间桁架与薄壳结构分析： 针对空间框架的整体稳定性与局部应力集中，介绍了张量分析在壳体应力求解中的应用。重点分析了曲面结构（如穹顶、拱）的荷载传递路径和曲率变化对刚度的影响。 第八章 预应力与后张拉结构分析： 详细解析了预应力施加过程中的应力重分布，以及温度、徐变和收缩对预应力损失的长期影响。构建了考虑预应力效应的结构动力学模型，适用于预应力桥梁和建筑的疲劳评估。 第九章 组合结构与高性能材料应用： 探讨了钢-混凝土组合结构（如钢管混凝土柱、组合梁）的协同工作机制。分析了超高性能混凝土（UHPC）和纤维增强复合材料（FRP）的力学特性，并提出了在复杂环境（如抗火、抗震）下应用这些新材料的分析流程。 第四部分：环境荷载与结构可靠性评估 本部分强调了结构在实际服役环境中的性能表现和长期可靠性。 第十章 风洞试验与风荷载响应： 阐述了边界层风洞试验的原理及数据采集。重点讲解了风致振动（如涡激振动、抖振）的预测模型，以及基于频域和时域分析的跨风向响应叠加方法。 第十一章 地震工程与抗震设计： 深入分析了场地效应、土体结构相互作用（SSI）对地震响应的放大或减小作用。详细介绍了非线性动力反应历史分析（NLTHA）的实施步骤，以及基于性能的设计（Performance-Based Design, PBD）理念在结构抗震设计中的应用。 第十二章 结构健康监测（SHM）与寿命预测： 介绍了基于传感器数据（如应变、加速度）的反演技术，用于实时评估结构的健康状态。讨论了疲劳累积损伤模型（如Miner法则）在寿命预测中的精确化应用，并结合概率论方法评估结构的剩余寿命。 第五部分：工程应用与规范解读 本部分将理论与工程规范相结合，指导实践操作。 第十三章 结构设计中的规范性要求： 对当前主流的结构设计规范（如基于性能的极限状态设计法）进行系统解读。重点解析了荷载分项系数、抗力折减系数的选取原则，以及如何将复杂的非线性分析结果转化为满足规范的设计输出。 第十四章 案例分析与疑难解答： 通过多个实际工程案例（如复杂曲面屋盖的受力分析、大型地下结构的三维耦合分析），展示了书中介绍的高级分析技术的实际应用流程。同时，针对工程师在建模过程中常遇到的收敛困难、边界条件设置不当等问题，提供了详尽的调试指南。 --- 读者对象 本书适合土木工程专业高年级本科生、硕士及博士研究生，以及在结构设计、桥梁工程、工程咨询等领域工作的注册工程师和技术骨干。掌握经典结构力学和基础有限元方法是阅读本书的前提。 本书特色 深度与广度的完美结合： 既有坚实的经典力学推导，又覆盖了当前工程前沿的数值模拟技术。 注重实践可操作性： 理论讲解后紧跟工程案例和规范要求，避免了纯理论的空泛化。 前瞻性视角： 重点关注了新材料、新荷载（如极端环境）对结构设计带来的挑战与解决方案。 强调“为什么”而非仅“如何做”： 深入剖析了各种分析方法的物理意义和内在局限性。 通过研读本书，读者将能够独立应对复杂工程结构在设计、评估和优化阶段遇到的多物理场耦合与非线性难题，大幅提升其结构分析与工程决策能力。

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拿到《矿山工程力学》后，我最先翻阅的是关于“边坡稳定性分析”的部分，因为我目前负责的项目正好涉及到露天矿的长期边坡维护。这本书在处理“三维稳定性”问题时，没有像很多教材那样仅仅罗列十几种古典的平衡法，而是重点介绍了基于可靠性指标（如$eta$值）的概率论方法在边坡设计中的应用。这种现代化的处理方式让我感到非常惊喜，因为它更符合现代工程对安全裕度的要求。书中对“不确定性”的量化处理，从参数的选取到模型的构建，都给出了非常细致的指导，包括如何利用蒙特卡洛模拟来评估不同地质灾害发生的概率。而且，作者在介绍数值模拟软件的使用时，不像有些教程那样只是简单地展示操作步骤，而是深入解释了为什么在某个特定边界条件下必须采用某种单元类型，以及不同网格划分精度对计算结果收敛性的影响。这种“知其所以然”的讲解方式，对于提升工程师的理论素养和实际操作能力是极其宝贵的。

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这本《矿山工程力学》的封面设计相当朴实，但内页的排版和印刷质量却让人眼前一亮。我一直对地质结构和岩石力学抱有浓厚兴趣，尤其是在面对复杂的地下开采环境时，对材料的受力分析简直就是我的“心头好”。这本书的文字描述异常清晰，即便是像我这样非科班出身，但在工程领域摸爬滚打多年的实践者，也能轻松理解那些复杂的力学模型和公式推导。我特别欣赏作者在讲解“应力-应变”关系时，引入的那些实际案例，比如巷道支护的失效分析，它不仅仅是理论的堆砌，更是对实际工程问题的深刻洞察。书中对不同岩体分类标准（如RMR、Q值）的介绍，以及如何将这些分类标准融入到数值模拟的参数设置中，非常详尽。我曾试图在其他教材中寻找类似层面的深度，但大多都止步于皮毛，而这本书却能深入到有限元分析（FEM）中单元的选择对结果精度的影响，这种对细节的执着，真的让人印象深刻。读完前几章，我对如何预估深井开挖过程中的地层移动规律，心中已有了清晰的蓝图。

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这本书的阅读体验，怎么说呢，就像是跟一位经验极其丰富但又不失幽默感的老师在进行一对一的探讨。它的语言风格非常独特，不像传统教科书那样板着脸孔，而是带着一种娓娓道来的亲切感。尤其是关于“渗透性”和“水力压裂”的章节，作者用了一个非常形象的比喻来解释流体在裂隙网络中的传输机制，一下子就打破了我对复杂流体力学模型的畏惧感。我记得以前在处理一个高水压矿井的降水方案时，总是被各种水力梯度公式搞得焦头烂额，而这本书中对“有效应力原理”在水土耦合作用下的修正，提供了一个非常直观且易于理解的视角。此外，书中对“微震监测”与“岩爆前兆”的关联性分析也做得非常到位，它不仅仅停留在“相关性”的层面，而是深入探讨了能量释放速率与应力集中区的演化关系，这对于提高矿山安全预警的准确性有着至关重要的指导意义。这本书的深度和广度，让它在同类书籍中显得独树一帜。

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这本书给我的最大感觉是“时代感”，它似乎完全没有被时间所滞后。我特别关注了其中关于“深部采场围岩的非线性粘塑性”建模那一章。在这个领域，材料本构模型的选择直接决定了工程预测的准确性，而这本书对如何根据现场岩石的疲劳特性来选择合适的“塑性准则”（比如是否采用应变硬化或应变软化模型）进行了详尽的对比和论证。我发现作者非常关注现代采矿工程对环境影响的评估，书中对“采空区充填体强度发展与长期变形”的分析，引入了环境温度和水化学反应对胶结材料强度的影响，这在以前的力学教材中是极少涉及的交叉学科内容。阅读完这部分，我感觉自己对如何设计一个可持续、低环境影响的矿山系统有了更宏观的理解。它不仅仅是一本力学工具书，更像是一部结合了前沿研究成果与丰富工程经验的综合性指南，非常值得每一位矿业工作者细细研读。

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说实话，我原本是抱着试试看的态度买下这本《矿山工程力学》的，因为市面上涉及这个领域的书籍，要么过于偏向理论推导而缺乏工程应用性，要么就是实例陈旧，跟不上现代矿业技术的发展。然而，这本书却出乎意料地平衡了两者。它在讲述“蠕变”和“松弛”现象时，非常巧妙地结合了现代采矿方法，比如大规模充填采矿对围岩的长期稳定性影响。书中有一部分专门讨论了爆炸冲击波在岩石中的传播特性及其对边坡稳定的潜在威胁，这部分内容写得极具画面感，仿佛能看到能量是如何在介质中扩散的。我最欣赏的是，作者没有回避那些工程中常见的“模糊地带”，比如非均质岩层下的荷载分布，书中提供了几种不同的近似计算方法，并详细分析了每种方法的适用条件和误差范围。这种严谨又不失灵活的论述方式，极大地提升了我在实际工作中解决非常规问题的信心。对于那些需要频繁进行支护设计优化和尾矿库边坡稳定性复核的工程师来说，这本书绝对是案头的必备良器，它提供的不仅仅是知识，更是一种解决问题的思维框架。

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