Excavations And Foundations in Soft Soils pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer Verlag

作者:Kempfert, Hans-georg/ Gebreselassie, Berhane

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:

价格:125

装帧:HRD

isbn号码:9783540328940

丛书系列:

图书标签:

• Soft Soil
• Geotechnical Engineering
• Foundation Engineering
• Excavations
• Soil Mechanics
• Ground Improvement
• Bearing Capacity
• Settlement
• Slope Stability
• Construction

结构工程基础：从理论到实践的全面指南 一本面向土木工程师、结构设计者以及岩土工程专业研究人员的权威著作，深入探讨了现代结构工程领域的核心概念、设计方法与前沿技术。 --- 第一部分：结构分析的基石与先进方法 本书首先系统回顾并深化了结构力学的基本原理，旨在为读者构建坚实的理论基础。我们摒弃了对基础概念的简单重复，而是专注于如何将经典理论应用于复杂工程问题的求解。 1. 连续介质力学与应力分析的再认识： 本章深入剖析了材料在三维应力状态下的行为，重点讲解了莫尔圆（Mohr’s Circle）在判断主应力和极限承载力中的应用。不同于传统教材的推导过程，本书着重于对偏应力张量和体积应变之间关系的物理意义进行阐释，并引入了增量分析法的概念，以应对材料非线性行为的初步建模需求。此外，弹性地基梁理论的推广被详细阐述，特别是对于变截面或非均匀荷载作用下的连续梁体系的精确求解。 2. 结构动力学：从单自由度到多自由度系统： 动力学部分是本书的重点之一。除了对自由振动和受迫振动的标准分析外，我们投入大量篇幅讨论了模态分析（Modal Analysis）在大型复杂结构（如高层建筑、桥梁）中的实际应用。详细介绍了如何通过有限元软件提取结构的振型和固有频率，并着重分析了模态叠加法在地震反应分析中的准确性和局限性。对于粘滞阻尼和结构耗能装置（如粘滞阻尼器、屈服连接器）的引入，提供了详细的数学模型和实际设计参数的选取准则。 3. 几何非线性效应与稳定性分析： 在现代结构设计中，尤其是对于细长杆件和薄壁结构，几何非线性效应不可忽视。本章详细阐述了欧拉-伯努利梁理论和Timoshenko梁理论在考虑位移对刚度的影响时的修正。稳定性分析部分，深入探讨了临界屈曲载荷的计算方法，并引入了二次规划（Quadratic Programming）来解决侧向扭转屈曲（LTB）的复杂判别问题。内容涵盖了对钢结构和木结构体系中，如何通过P-Delta效应的考虑来校核整体稳定性。 4. 矩阵结构分析的高级应用： 矩阵方法是现代结构分析的通用语言。本书超越了基本的刚度法和柔度法推导，重点探讨了子结构法（Substructuring Method）在大型工程项目分解分析中的效率优势。此外，对直接刚度法（Direct Stiffness Method）的算法优化进行了探讨，包括如何高效处理边界条件和对稀疏矩阵的存储与求解策略，这对于实际工程软件的开发和应用至关重要。 --- 第二部分：先进结构材料与高性能设计 本部分将理论分析与实际材料特性相结合，关注于新型结构材料的应用潜力以及在极端荷载条件下的设计方法。 5. 钢结构的高性能设计与连接技术： 针对现代钢结构对高强度、高延展性的要求，本章深入研究了A992、A572等高性能钢材的性能曲线。设计方法上，重点阐述了LFRD（载荷和抗力系数设计法）在不同荷载组合下的应用。连接设计部分，不仅覆盖了传统的螺栓和焊接连接，更详细分析了高强度螺栓的摩擦连接与承压连接的抗剪性能对比，并引入了HSS（空心结构截面）的优化设计，包括其在角落和端部连接处的局部屈服与强度校核。 6. 钢筋混凝土结构的极限状态设计与性能化评估： 混凝土结构章节，侧重于对极限状态法（Limit State Design）的精细化应用。我们着重探讨了钢筋的粘结滑移理论（Bond-Slip Model）对梁柱节点塑性铰区抗震性能的影响。对于剪力与扭矩的相互作用，引入了空间桁架模型（Space Truss Model）的更新版本，并讨论了后张预应力混凝土结构的应力松弛与锚固损失的精确计算。在抗震设计方面，详细分析了基于性能的抗震设计（PBEE）中，如何通过确定预期的损伤状态（Operational, Immediate Occupancy, Life Safety）来指导构件的延性设计。 7. 新型复合材料结构与预应力技术： 针对桥梁和特殊结构的需求，本章介绍了FRP（纤维增强聚合物）在结构加固和替代传统钢材方面的应用潜力。重点讨论了FRP材料的长期耐久性、抗疲劳性能以及与混凝土界面的粘结可靠性。预应力技术部分，则聚焦于组合结构中的预应力张拉控制，包括张拉力、应力损失的实时监测与反馈控制系统。 --- 第三部分：工程环境荷载与结构安全评估 本部分聚焦于结构所面临的外部环境荷载的精确模拟、可靠性评估以及现有结构的健康监测与评估。 8. 风荷载与气动弹性分析： 超越了规范中简化的静力风压计算，本章详细讲解了风洞试验和CFD（计算流体力学）在评估复杂高层建筑和悬索结构（如斜拉桥）风荷载中的作用。重点讨论了涡流脱落（Vortex Shedding）和颤振（Flutter）的判定标准与抑制措施。对于大型结构，引入了基于极值理论的风速回归分析，以确定设计基准风速的可靠性指标。 9. 地震工程：先进的抗震分析技术： 地震分析部分聚焦于非线性时程分析（Nonlinear Time History Analysis）。详细介绍了如何对材料（混凝土开裂、钢筋屈服）和几何（大位移）引入非线性单元。本章提供了IDA（增量非线性分析）和SHAKE程序（土体动力反应分析）的应用案例，以评估场地效应和结构-场地相互作用（SSI）对地震响应的实际影响。 10. 结构可靠性与寿命周期评估： 结构安全不再是基于安全系数的确定性概念，而是概率性的。本章引入了一阶可靠性方法（FORM）和蒙特卡洛模拟来量化结构失效的概率。在现有结构评估方面，详细阐述了基于状态的评估（Condition-Based Assessment, CBA），包括无损检测技术（如超声波、雷达）的数据如何融入贝叶斯网络，以修正构件的残余寿命和承载力模型的不确定性。 11. 既有结构评估与加固技术： 针对日益增多的老化结构，本章提供了系统的评估流程。重点介绍了振动诊断法（Vibration-Based Diagnostics），通过分析结构的频率变化来识别内部损伤的类型和位置。加固技术方面，除了传统的加大截面法，更详细地分析了外包碳纤维片（CFRP）的优化粘贴技术，特别是针对剪切和扭转疲劳损伤的修复策略，以及如何通过有限元模型预测加固后结构的应力重分布行为。 --- 结语 本书旨在提供一个连贯、深入且注重工程实践的视角，涵盖从基础理论到尖端工程实践的广阔领域。内容力求在严谨的数学基础上，紧密结合国际工程规范（如AISC, Eurocode, GB 50009）的应用要求，帮助读者提升解决复杂结构挑战的能力。

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