具体描述
《工程结构安全诊治技术与工程实例》由国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心组织编写，总结了近年来在工程结构诊治与安全控制研究方面的新进展和工程经验。具体内容包括：工业建筑结构诊治与安全控制，混凝土结构、钢结构、砌体结构诊治与安全控制研究，结构诊治与安全控制相关技术标准介绍，工程结构抗震与安全控制研究，混凝土结构耐久性的诊断、评估与修复，混凝土结构裂缝诊断、控制、监测与检测技术，预应力混凝土结构的检测、诊断与修复，火灾、地震后工程结构的检测与诊治等。
《结构健康监测与风险评估：理论、方法与实践》 本书深入探讨了现代工程结构在设计、建造和服役过程中面临的复杂挑战，聚焦于如何有效监测结构的健康状况，并在此基础上进行全面的风险评估，以保障结构的安全可靠运行。全书围绕结构健康监测（SHM）和风险评估两大核心主题展开，力求将前沿的理论研究与实际工程应用相结合，为结构工程师、研究人员及相关技术人员提供一本具有深度和广度的参考著作。 第一部分：结构健康监测的基础理论与核心技术 本部分将从基础理论出发，为读者构建坚实的SHM知识体系。 绪论：结构安全与SHM的意义 阐述工程结构面临的各类威胁，如环境荷载、材料老化、地震作用、人为损坏等，以及这些因素对结构安全带来的潜在风险。 强调SHM在预测性维护、故障诊断、剩余寿命评估和灾后评估等方面的关键作用，以及其在提升结构性能、延长使用寿命和降低维护成本方面的经济效益和社会价值。 介绍SHM系统的基本组成部分，包括传感技术、数据采集、数据传输、信号处理、数据分析与模型更新、故障诊断与损伤识别等。 传感技术与部署策略 传感器原理与分类： 详细介绍各种常用的传感器技术，包括应变传感器（电阻应变片、光纤光栅传感器FBG）、位移传感器（线性可变差动变压器LVDT、GPS）、加速度传感器（压电加速度计、MEMS加速度计）、力传感器、温度传感器、湿度传感器、裂缝宽度计、腐蚀传感器等。重点阐述其工作原理、精度、稳定性、响应频率、适用范围以及优缺点。 新型传感技术： 介绍新兴的SHM传感技术，如分布式传感技术（基于光纤传感）、压电陶瓷传感器、纳米传感器、无线传感器网络（WSN）技术等，探讨其在监测能力和部署灵活性方面的优势。 传感器部署优化： 讨论如何根据结构的特点、监测目标和环境条件，制定最优的传感器布局和数量。介绍基于信息熵、可探测性、灵敏度分析等方法的传感器优化设计策略，以最大化监测信息的有效性并降低成本。 传感器集成与校准： 讲解不同类型传感器的集成方法，以及传感器系统在安装和运行过程中的校准与维护技术，确保数据的准确性和可靠性。 数据采集、传输与预处理 数据采集系统（DAS）： 介绍高性能DAS的设计要求，包括采样率、量化精度、同步性、抗干扰能力等。 数据传输网络： 探讨有线和无线数据传输技术，包括以太网、Wi-Fi、LoRa、NB-IoT等，分析其在带宽、功耗、覆盖范围和安全性方面的特点，以及在分布式SHM系统中的应用。 数据预处理技术： 讲解数据清洗、去噪（如小波变换、Savitzky-Golay滤波）、基线漂移校正、数据插值、同步化等关键数据预处理步骤，以提高数据质量，为后续分析奠定基础。 信号处理与特征提取 时域分析方法： 介绍时域信号处理技术，如统计分析（均值、方差、峭度、偏度）、自相关函数、互相关函数等，用于识别结构响应的变化。 频域分析方法： 深入阐述频域分析技术，包括快速傅里叶变换（FFT）、功率谱密度（PSD）、自功率谱、互功率谱等，以及如何从频谱中提取结构固有频率、阻尼比等动力学特性参数。 时频域分析方法： 介绍时频域分析技术，如短时傅里叶变换（STFT）、小波变换（WT）、经验模态分解（EMD）及其变种（如EEMD, CEEMDAN），用于处理非平稳信号，捕捉结构在不同时期的动态响应特征。 损伤敏感特征提取： 探讨如何从原始监测数据中提取能够反映结构损伤状态的关键特征，如模态参数变化、频域能量分布变化、损伤指标（如损伤因子）等。 第二部分：结构风险评估的理论模型与应用方法 本部分将聚焦于如何基于监测数据和分析结果，对结构的风险进行科学的评估。 结构损伤识别与诊断 基于模态参数的损伤识别： 详细介绍利用结构固有频率、振型、模态阻尼比等动力学参数的变化来定位和量化损伤的方法，如模态柔度法、模态曲率法、损伤定位算子（LOF）等。 基于时域损伤识别： 讲解直接利用时域监测数据进行损伤识别的技术，如状态相关参数（SRP）、损伤敏感函数（DSF）等。 基于机器学习与人工智能的损伤诊断： 介绍如何利用支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、深度学习模型等，通过模式识别方法实现结构的自动损伤诊断。 数据驱动与模型驱动相结合的损伤识别： 探讨如何融合物理模型和监测数据，提高损伤识别的准确性和鲁棒性。 可靠性与风险评估方法 概率可靠性理论： 介绍可靠性工程的基本概念，如失效概率、可靠度、设计寿命等，以及基本可靠度分析方法，如一次二阶矩法（FOSM）、蒙特卡洛模拟法。 损伤演化与剩余寿命预测： 探讨如何基于监测到的损伤信息，结合材料力学、断裂力学以及损伤演化模型（如疲劳损伤模型、裂纹扩展模型），预测结构的剩余使用寿命，并评估其在剩余寿命内的可靠性。 故障树分析（FTA）与事件树分析（ETA）： 介绍这些逻辑分析方法在识别结构失效模式、评估系统风险方面的应用，以及如何结合SHM数据来更新故障树和事件树的顶事件发生概率。 性能化风险评估： 引入性能化设计理念，评估结构在不同荷载水平下的性能表现，以及在特定损伤状态下的风险等级。 基于风险的决策： 探讨如何将风险评估结果应用于结构维护、加固、评估和报废等决策过程，实现资源的最优配置。 综合风险评估与管理 多指标融合评估： 介绍如何将来自不同传感器、不同分析方法的多种评估指标进行有效融合，形成综合性的风险评估结果。 不确定性分析与量化： 强调模型不确定性、参数不确定性、测量不确定性等对风险评估的影响，并介绍不确定性量化和传播的技术。 结构健康管理系统（SHMS）： 提出建立完善的SHMS框架，将SHM、风险评估、维护决策、预警系统等有机整合，实现结构的生命周期管理。 案例分析与实践经验： 结合不同类型的工程结构（如桥梁、高层建筑、大跨度屋盖、隧道、水利工程等），通过实际案例展示SHM和风险评估技术的应用效果，总结成功的经验和遇到的挑战。 第三部分：前沿研究方向与未来展望 智能SHM系统： 探讨基于人工智能的自学习、自适应SHM系统，以及其在未知环境下的自主监测能力。 数字孪生技术： 介绍如何利用数字孪生技术，将物理结构的监测数据与数字模型实时联动，实现更精细化的结构状态模拟和预测。 协同感知与分布式智能： 探讨分布式传感器网络中的协同感知策略，以及信息共享和协同决策在提升SHM效能中的作用。 大数据与云计算在SHM中的应用： 分析如何利用大数据分析技术和云计算平台处理海量监测数据，挖掘深层次信息，并为大规模SHM系统提供支持。 网络安全与数据隐私： 关注SHM系统在数据传输和存储过程中的网络安全和隐私保护问题。 本书内容旨在提供一个全面、系统且具有前瞻性的视角，帮助读者理解和掌握结构健康监测与风险评估的关键技术，并能够将其有效地应用于实际工程中，从而显著提升工程结构的整体安全性、可靠性和耐久性。
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