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出版者:American Elsevier Publishing Company

作者:Adam M. Neville

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1970

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780444100436

丛书系列:

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混凝土蠕变：结构工程的基石与挑战 本书导读： 《混凝土蠕变》并非一本聚焦于建筑材料学中某一特定现象的入门手册，而是一部深入剖析现代土木工程领域核心挑战的专著。本书的核心关切点在于结构在长期荷载作用下材料性能的演变，特别强调了“蠕变”（Creep）——这一在常规静力学分析中常被简化或忽略，却在结构耐久性与长期服役性能中占据决定性地位的物理现象。 本书摒弃了对材料微观结构或纯粹本构理论的过度聚焦，而是将视角置于实际工程应用、结构设计范式以及规范背后的科学逻辑之上。它旨在为结构工程师、岩土工程师以及从事基础设施维护和研究的专业人士，提供一套全面、系统且富含实践指导意义的知识框架。 --- 第一部分：背景与理论基础的再审视 第一章：结构服役环境与荷载的动态特性 本章首先回顾了现代结构设计所面对的复杂荷载场景，着重区分了瞬时荷载（如地震、风荷载的峰值）与长期荷载（如结构自重、预应力损失、设备载荷）。作者强调，传统的极限状态设计方法往往在短期响应上表现良好，但在长期性能评估上存在显著的局限性。混凝土作为一种非线性的粘弹性材料，其应力重分布和变形积累，正是长期荷载作用下的必然结果。 深入探讨了环境因素对材料性能的调控作用，包括温度梯度、湿度变化、以及侵蚀性介质（如氯离子、硫酸盐）的渗透。这些外部因素与蠕变相互耦合，共同决定了结构的“老化”速率。 第二章：蠕变现象的宏观表征与基本模型 本章详细解析了蠕变的物理定义：在恒定应力下，材料随时间持续发生的塑性变形。与弹性变形和收缩（Shrinkage）的区别被清晰界定。本书没有停留在简单的线性粘弹性模型，而是引入了更贴合实际的时效性模型（Time-Dependent Models），如Aging-Viscoelasticity和Power-Law Creep Models。 重点阐述了影响蠕变的几个关键参数：应力水平、含水率、骨料种类及级配、水泥水化程度（龄期）。通过大量的案例数据和图表分析，直观展示了高应力区和低龄期混凝土的蠕变敏感性。 第三章：从本构到结构：应力再分布的机制 蠕变不仅仅是材料本身的变形，更是结构内部应力场的重新分配过程。本章是本书的理论核心之一。它剖析了预应力混凝土构件中预应力损失的量化计算。如何精确分离蠕变引起的损失、松弛引起的损失以及收缩引起的损失，是本章探讨的重点。 引入了二阶效应（Second-Order Effects）的概念，阐述了挠度（Deflection）的长期积累如何反过来影响结构的内力，特别是在框架结构和剪力墙结构中，长期的侧向位移可能导致柱顶或剪力墙底部的应力集中。 --- 第二部分：工程应用与设计实践 第四章：预应力与后张预应力技术的长期性能评估 预应力技术是现代大跨度结构和重型构件的支柱。本书将大量篇幅用于分析蠕变对预应力系统可靠性的影响。这包括对钢绞线应力松弛（Stress Relaxation）的精细化模拟，以及混凝土蠕变导致的锚具位移和预应力损失的累积模型。 提供了针对不同预应力系统（如钢绞线、高强钢筋）和不同张拉时机（早期张拉与后期张拉）的蠕变效应修正系数表格和计算流程。 第五章：高层建筑与叠合梁的长期挠度控制 对于依赖混凝土刚度的多层和高层结构，长期挠度往往成为控制使用极限状态的关键指标。本章聚焦于如何通过合理的截面配筋设计、选择低蠕变潜力材料，以及优化施工顺序来控制长期挠度。 详细讨论了“有效惯性矩”（Effective Moment of Inertia）的概念在长期挠度计算中的应用，并对比了不同设计规范（如ACI 318, Eurocode 2）在处理长期挠度计算方法上的差异与优劣。特别关注了叠合梁和预制构件在现场接合部位的应力兼容性问题。 第六章：大型结构与基础设施的耐久性设计 本书超越了常规楼板和梁的设计，深入到大型土木工程实例，如大跨度桥梁的连续箱梁、核电站的安全壳、以及深基坑的支护结构。在这些工程中，服役寿命通常要求达到50至100年。 针对这些结构，蠕变与环境退化（如冻融循环、疲劳）的复合作用变得至关重要。本章提出了基于概率的可靠性评估方法，用于预测结构在预期寿命周期内发生承载力下降或过度变形的风险概率。 --- 第三部分：分析工具与未来展望 第七章：数值模拟工具的精确性与局限 现代结构分析严重依赖有限元软件。本章系统性地回顾了主流有限元平台（如ABAQUS, ANSYS, CSiBridge）中时间依赖性材料模型的实现方式。作者批评了过度依赖黑箱软件而不理解底层物理机制的趋势，强调了正确选择本构模型和输入参数（特别是蠕变系数和早期水化速度）的重要性。 本章提供了一套流程化的指导，教导工程师如何验证和校准软件模拟结果与实际现场监测数据的吻合度。 第八章：监测技术与反馈优化 结构健康监测（SHM）为验证蠕变理论提供了宝贵的第一手数据。本章介绍了如何利用应变计、位移传感器、激光扫描等技术，实时或周期性地捕捉结构真实的应变历史和挠度积累。 通过对已服役结构（如老旧大跨度桥梁）的监测案例分析，逆向推导其真实的蠕变参数，并以此为依据，为后续的结构评估、加固设计提供科学支撑。 第九章：面向未来的材料与设计哲学 本书的结论部分展望了应对蠕变挑战的新方向。这包括： 1. 高性能混凝土（HPC）与超高性能混凝土（UHPC）： 分析其显著降低的蠕变潜力及其对设计规范的潜在影响。 2. 纤维增强聚合物（FRP）在预应力结构中的应用： FRP松弛特性与混凝土蠕变的相互作用分析。 3. 基于性能的设计（Performance-Based Design, PBD）的长期拓展： 如何将时间变量纳入更精细的概率风险评估框架中。 《混凝土蠕变》旨在超越简单的计算技巧，引导工程师建立对材料在时间维度上行为的深刻理解，确保我们建造的每一项工程都能安全、经济地服务于人类社会的长久需求。本书是结构工程设计从“静力”向“时变”思维转变的关键桥梁。

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这本书的写作风格，让我联想到了那些顶级教授在面对优秀学生时的那种耐心而又不失挑战性的教诲。它绝不是那种“填鸭式”的教材，它更像是一位经验丰富的工程师在旁边，用一种循序渐进、层层递进的方式引导你“自己得出结论”。比如，在介绍基础的粘滞理论时，作者先从最直观的流体力学概念入手，建立直觉上的联系，然后再逐步引入更抽象的微分方程。这种由简入繁的结构，极大地提升了阅读的流畅性。我最喜欢的是其中穿插的“思考题”——它们不是标准的习题，而是开放性的讨论主题，要求读者结合当前章节的知识点，对未来可能出现的新型胶凝材料的蠕变行为进行预测和推演。这些思考题的设置，极大地激发了我的批判性思维和创新潜力，让我感觉自己不仅仅是在学习既有知识，更是在参与前沿的学术对话。这种互动感，在许多同类书籍中是极其罕见的。

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读完前三分之一，我不得不承认，作者在案例分析的选择上展现了惊人的洞察力。他们没有堆砌那些千篇一律的标准试件测试数据，而是选取了几个极具代表性的、跨越不同年代和地理环境的实际工程案例。比如，一个早期建造的跨海大桥桥墩在经历了数十年高盐度环境侵蚀后的微观形变分析，与现代高层建筑核心筒在模拟地震荷载下的长期应力松弛对比，这种跨界融合的视角非常震撼。更妙的是，作者在解读这些案例时，并没有直接抛出结论，而是引导读者去思考：是什么样的环境因素、配合比设计、甚至是当时的施工工艺，共同塑造了最终的宏观表现。这种教学方法非常高明，它强迫读者跳出书本的理论框架，去思考实际工程中的“不确定性”。我感觉自己不是在学习一个固定的公式，而是在学习一套解决未知问题的思维框架。其中关于“温度对蠕变加速效应的非线性影响”的讨论部分，作者引用了多个不同气候带的数据模型进行交叉验证，逻辑链条严密得几乎无懈可击，让人读后对结构长期可靠性的理解上升到了一个新的层次。

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这本书的排版和插图设计，绝对是业内的一股清流。我向来对那些图表密密麻麻、字体小到需要放大镜才能看清的教材深恶痛绝，但《Creep of Concrete》在这方面做到了近乎完美。图示清晰、简洁，每一个示意图都服务于特定的概念，没有一张多余的图表。尤其是那些表示时间-应变曲线的动态图示，作者巧妙地运用了色彩的深浅和线条的粗细变化，直观地展示了不同应力水平下材料响应的渐进性和不可逆性。例如，在解释“应力再分配”时，书中用了一个非常形象的比喻，将结构体系比作一个正在融化的冰雕，随着时间推移，原本均匀受力的部分会逐渐向更“坚硬”的部分转移负荷，这个比喻让我瞬间抓住了这个复杂概念的精髓。再说到参考文献，虽然是严谨的学术著作，但引用文献的格式统一且规范，便于需要追溯原始研究的读者进行深入挖掘。我甚至发现一些早期的俄文或德文文献都有被引用和考证，可见作者团队在资料搜集上的广度和深度是毋庸置疑的。

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这本书的封面设计简直是艺术品，那种深邃的、略带压抑感的灰色调，配上纤细而有力的白色字体，一下子就抓住了我的眼球。我是一个对视觉美学有很高要求的人，很多技术类的书籍往往在封面上下功夫不多，但《Creep of Concrete》在这方面显然是下了苦心的。拿到手里的时候，那种厚重而扎实的纸质感也让人非常愉悦，感觉不是那种轻易就能翻烂的书，而是可以伴随我度过漫长学习旅程的伙伴。内容上，虽然我还没完全深入到最核心的数学模型部分，但从绪论和前几章的引述来看，作者似乎非常擅长将复杂的现象用一种近乎诗意的语言来描述。比如，他们描述混凝土在长期荷载下的变形，不用生硬的工程术语，而是用“时间之手对材料的无声雕刻”这样富有画面感的表达。这种叙事风格极大地降低了我对早期阅读的心理门槛，让我这个非科班出身的爱好者也能感受到材料科学的魅力。我尤其欣赏其中对历史背景的梳理，它不仅仅罗列了关键人物和时间点，更是将“蠕变”这一现象如何一步步被人类认知和量化，描绘成了一部科学探索的史诗。这让阅读过程充满了探索的乐趣，而不是枯燥的知识灌输。

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从整体结构来看，《Creep of Concrete》构建了一个非常坚实的知识金字塔。它没有在开篇就陷入到复杂的本构关系中，而是花了大量的篇幅来讨论“测量技术”和“环境因素的耦合影响”。特别是关于“现场监测数据处理”的那一章，简直是宝典级别的存在。作者详细讲解了如何从传感器采集的原始电信号中，通过复杂的滤波和校准过程，准确地剥离出纯粹的蠕变应变，这部分内容对于从事结构健康监测的工程师来说，其价值是无可估量的。他们甚至讨论了不同品牌和型号的应变片在长期暴露于潮湿环境下的漂移特性，这种对细节的极致关注，体现了作者对工程实践的深刻理解，而不是停留在纸面理论。这本书的真正价值在于，它成功地架设了一座桥梁：一端是严谨的材料科学理论，另一端是充满变数的复杂工程现实。读完它，我感觉自己对混凝土这一古老而又不断进化的材料，拥有了一种全新的、更具敬畏之心和更务实的理解。

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