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出版者:上海文化

作者:交通部公路科学研究院

出品人:

页数:106

译者:

出版时间:2006-09

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9781511409827

丛书系列:

图书标签:

• 三毛
• 公路工程
• 土工合成材料
• 试验规程
• 道路工程
• 地基处理
• 材料试验
• 质量控制
• 规范标准
• 工程建设
• 土力学

建筑结构与材料力学原理及应用 内容提要： 本书全面系统地阐述了土木工程结构分析与设计的基础理论、核心概念以及在实际工程中的应用。全书内容覆盖了材料力学、结构力学、钢筋混凝土结构、砌体结构、木结构以及高分子材料在建筑中的应用等多个重要领域。重点解析了材料的本构关系、应力与应变分析、结构稳定性、动力响应以及疲劳与蠕变等复杂问题的处理方法。特别关注了现代结构工程中的前沿技术，如高性能混凝土、新型钢材的应用，以及结构抗震设计和既有结构加固修复的工程实践。 第一部分：材料力学基础与本构关系 本部分深入探讨了工程材料的微观结构与宏观力学性能之间的内在联系。详细介绍了线弹性、弹塑性、粘弹性等本构模型的建立与应用。内容包括： 应力与应变分析： 阐述了柯西应力张量和格林-拉格朗日应变张量在描述复杂应力状态中的作用。重点分析了平面应力与平面应变状态下的本构方程，包括广义胡克定律的推导与应用。对材料的屈服准则（如冯·米塞斯、特雷斯卡准则）进行了详尽的比较与应用案例分析。 材料试验方法： 介绍了拉伸、压缩、剪切、弯曲和扭转等基本力学试验的标准操作规程、数据采集与结果评定。讨论了疲劳试验、蠕变试验的原理及在预测结构长期服役性能中的重要性。强调了非破坏性检测技术（NDT）在评估材料内部缺陷和残余应力方面的能力。 结构材料的特性： 详细研究了钢材、混凝土、石材、木材等传统建筑材料的力学行为。对钢材的焊接性能、冷作硬化效应进行了分析。深入探讨了混凝土的龄期、水灰比、骨料级配对强度、弹模和收缩徐变的影响。引入了纤维增强复合材料（FRP）在增强结构承载力方面的应用潜力。 第二部分：结构力学与稳定性理论 本部分是结构工程分析的核心，侧重于求解结构在各种荷载作用下的内力、位移和变形。 结构的基本概念与平衡条件： 阐述了静定与超静定结构的判断标准。系统介绍了虚功原理、位移法和荷载法（矩阵位移法、力法）在求解复杂结构内力中的应用。对桁架、框架、拱、壳等基本结构单元的分析方法进行了详尽的阐述。 结构动力学基础： 引入了多自由度系统的振动理论，推导了系统的自由振动方程和自由振动特性（固有频率与振型）。讨论了对外部激励（如地震、风荷载）的响应分析方法，包括模态叠加法和滞后时间积分法。重点介绍了结构的时程分析和反应谱分析在抗震设计中的应用。 结构稳定性分析： 阐述了欧拉屈曲理论，并将其扩展到实际工程中的不规则截面和连续结构的失稳分析。讨论了轴心受压杆件的临界荷载计算，以及侧向扭转屈曲和局部屈曲的判定。引入了二阶理论分析，用于考虑构件变形对内力重新分布的影响。 第三部分：现浇与预制混凝土结构设计 本部分严格遵循现行国家和行业标准，详细阐述了钢筋混凝土和预应力混凝土结构的设计原理和构造要求。 极限状态设计理论： 阐述了以概率论为基础的极限状态设计方法，包括承载能力极限状态和正常使用极限状态的设计理念。详细介绍了材料抗力折减系数和荷载分项系数的确定原则。 构件设计： 针对梁、板、柱、基础等主要构件，提供了详尽的强度和稳定性设计计算步骤。包括受弯构件的正截面和斜截面承载力计算，受压构件的稳定性验算。重点分析了剪力、扭转和受冲切破坏的防治措施。 预应力混凝土结构： 介绍了有粘结和无粘结预应力的基本原理，包括预应力有效损失的计算、锚固系统选择。系统讲解了预应力混凝土梁、板的应力分析和疲劳验算，以及在长跨结构中的应用。 第四部分：结构抗震设计与既有结构评估 本部分聚焦于提升结构抵抗地震等突发灾害的能力，并关注存量建筑物的安全评估与延寿。 抗震理论与方法： 详细介绍了场地类别、特征周期对地震作用计算的影响。阐述了基于性能的目标设计（Performance-Based Design）理念，包括弹塑性分析在评估结构抗震损伤方面的应用。讨论了位移延性、构件延性系数在抗震设计中的应用。 抗震构造措施： 强调了保证结构延性的关键构造细节，如梁柱节点区配筋、剪力墙的约束边缘构件配筋等。讨论了消能减震技术（如粘滞阻尼器、屈服连接器）在隔震和减震系统中的集成应用。 既有结构评估与加固： 讲解了对现有桥梁、厂房等结构的健康监测技术，包括应变片、传感器网络的部署。介绍了结构承载力评估的迭代分析方法，以及基于FRP、粘钢、增大截面等技术的结构增强设计与施工要点。 第五部分：先进结构材料与可持续性 本部分关注材料科学在土木工程中的最新进展，以及面向绿色建筑和低碳发展的结构设计趋势。 高性能混凝土与新型材料： 深入探讨了超高性能混凝土（UHPC）的材料特性，包括其极高的抗压强度和韧性，及其在关键受力部位的应用。介绍了自修复混凝土、形状记忆合金在智能结构中的潜在用途。 结构优化与仿真： 介绍了拓扑优化、形体优化在初步结构设计中的应用。展示了有限元分析（FEA）软件（如ABAQUS, ANSYS）在模拟复杂非线性问题（如材料大变形、材料软化）中的操作流程和结果解读。 绿色结构设计： 从材料的生命周期评价（LCA）角度，分析了结构材料选择对环境影响的量化评估。讨论了可回收钢材、再生骨料混凝土在实现结构可持续性中的工程路径。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 每一章节均配有大量详尽的工程实例和数值计算示例，帮助读者掌握从理论推导到实际工程图纸设计全过程的技能。 强调规范解读： 书中引用了国内外最新的结构设计规范和标准，重点解读了规范背后的力学原理，避免了死板地套用公式。 面向未来： 涵盖了先进的计算方法和新型材料知识，使读者能够适应未来土木工程领域的技术发展需求。 适用对象： 土木工程、结构工程、工程力学专业的高年级本科生、研究生，从事结构设计、施工、评估及质量控制的工程师和技术人员。

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坦率地说，对于任何技术规程而言，最难处理的往往是“判定标准”与“异常情况的处理”。试验数据本身只是描述性的，真正指导工程决策的是如何解读这些数据，并将数据与具体的工程安全系数挂钩。《公路工程土工合成材料试验规程》想必在这方面花费了大量心力。我关注的重点在于，它是否明确界定了“合格”与“不合格”的临界值范围？如果试验结果处于边缘地带，规程是否提供了进一步的复核程序或专家判定机制？尤其是在涉及疲劳加载或长期荷载下的非线性响应时，如何避免主观判断的介入？我期望它能提供一套基于概率论和可靠性理论的判定体系，而不是单纯依赖于固定数值的“一刀切”。一套科学、透明、可追溯的判定逻辑，是保障工程质量的最后一道防线。如果仅仅提供了一堆测试方法却避开了难度最高的“如何决策”环节，那么这本书的价值就会被削弱不少，因为对于一线工程师来说，如何在灰色地带做出正确选择，才是最考验功力的时刻。

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光是翻阅一下目录结构，我就能感受到这本《公路工程土工合成材料试验规程》在体系构建上的野心。它显然不是简单地罗列了几项测试方法，而是试图建立一个覆盖材料全生命周期性能评估的试验体系。我个人比较关注的是不同环境下材料耐久性的评估部分。公路工程的特点是长期暴露于自然环境中，温度变化、紫外线辐射、化学侵蚀（例如某些土壤或地下水成分的影响）都会对土工合成材料的性能产生不可逆的影响。一本优秀的规程，必须对这些老化因素的模拟试验给出详尽的指导。比如，热老化试验的温度梯度设定、浸泡试验的溶液配比和时间控制，这些细微之处决定了试验结果的可靠性和可重复性。如果这本书能够深入到材料微观结构变化与宏观力学性能退化之间的关联，哪怕是提供一些定性的分析指导，都会极大提升其专业价值。现在的工程界需要的是能够预测材料在二十年、五十年后表现的评估方法，而不仅仅是初装时的强度测试。希望这本书能在这方面有所突破，让“可靠性”不再是空洞的口号。

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我对于标准制定者如何处理不同“代际”材料的兼容性问题深感兴趣。土工合成材料技术发展迅猛，新型的纤维结构、复合材料层出不穷。这本规程的发布时间点，决定了它能涵盖多少前沿产品。如果它只是固守于传统的非织造土工布或单一聚合物格栅的测试方法，那么对于那些采用纳米技术或新型生物可降解材料的公路项目来说，它的参考价值就会大打折扣。我希望看到的是一个“开放式”的框架，即规程不仅规定了现有主流材料的测试方法，更应阐述测试方法的“基本原则”——即测试任何新型土工合成材料时，应遵循的力学、水文或化学测试逻辑。这样的结构，才能保证规程的“前瞻性”和“生命力”。如果它能针对新材料的特性，提供例如界面剪切强度测试的修正指南，那就太棒了。否则，我们只能在试验方法上“摸着石头过河”，这在规范性要求极高的基础设施领域是不可接受的。

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这本关于公路工程土工合成材料试验的规程，虽然我还没来得及系统研读，但从书名和侧面了解到的信息来看，它似乎为我们提供了一个极其重要的技术参考框架。我尤其关注它在标准操作流程上的严谨性。在土工材料的应用中，准确的试验数据是决定工程质量和安全的基础，如果规程在试样准备、加载速率、数据采集和结果判读等方面不够精细，那么现场应用中就很容易出现偏差。我希望这本书能详细阐述每一种合成材料（比如土工格栅、土工格网、土工织物）在特定工况下（如抗拉强度、蠕变性能、水力特性）的试验步骤，并且最好能结合实际工程案例，说明不同试验方法如何映射到工程实际的力学行为上。例如，在分析路基的长期稳定性时，蠕变试验的数据如何被转化为可以指导材料选用的具体指标，这其中涉及的力学机理和试验误差控制，绝对是需要一本权威指南来规范的。如果这本书能做到这一点，那么它就不只是一本操作手册，更是一部指导工程师科学决策的工具书。我期待它能填补我们在这一专业交叉领域内缺乏统一标准文本的空白。

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从一个常年与施工现场打交道的角度来看，一本试验规程的实用性，往往取决于它在现场应用的可操作性。很多高深的理论和精密的实验室方法，一旦脱离了实际的施工条件，就成了纸上谈兵。我非常好奇这本《公路工程土工合成材料试验规程》在“现场取样”和“现场快速检测”方面是否有明确的指导。毕竟，很多时候，我们无法将完整的材料单元送回实验室进行复杂的测试。例如，对于土工格网的铺设质量，有没有快速评估其均匀性和张拉状态的简易方法？规程中对试验设备的精度要求是否能适应大多数公路工程质检站的现有配置？如果它能为一些关键指标提供“替代性”或“简化版”的现场快速检验流程，并明确说明这些方法的适用范围和局限性，那对于提升施工过程中的质量控制效率无疑是巨大的帮助。一本只在象牙塔里有效的规程，其生命力是有限的，我期待它能成为连接实验室严谨与工地高效的桥梁。

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