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出版者:

作者:Lark, Robert 编

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2007-1

价格:$ 237.30

装帧:

isbn号码:9780727735935

丛书系列:

图书标签:

• 桥梁设计
• 桥梁建造
• 桥梁维护
• 土木工程
• 结构工程
• 桥梁工程
• 施工技术
• 维护管理
• 桥梁检测
• 桥梁材料

现代工程技术前沿：结构优化与材料创新 本书深入探讨了当代土木工程领域中，结构设计与施工实践的前沿进展与关键挑战，聚焦于如何通过创新性的思维和先进的技术手段，实现更安全、更经济、更具可持续性的工程结构。本书并非聚焦于特定的桥梁结构设计与维护流程，而是立足于更宏观的工程哲学与技术基础，为结构工程师、项目管理者以及研究人员提供一个全面的视角。 第一章：结构工程的理论基石与计算范式革新 本章首先回顾了经典结构理论的局限性，并系统阐述了现代结构分析方法论的演变。重点剖析了极限状态设计理论（Limit State Design）在不同工程环境下的精确应用与校准，强调了在不确定性环境中进行可靠性评估的重要性。 1.1 非线性分析与先进本构模型： 深入讨论了材料在极端荷载作用下的非线性行为，如混凝土的开裂、钢材的屈服与包辛格效应。详细介绍了有限元方法（FEM）在处理复杂几何形状和非均匀材料组合结构时的实施细节，包括网格划分策略、边界条件设置的敏感性分析。特别关注了粘弹性、粘塑性材料模型的引入，以更好地模拟长期荷载下的结构响应。 1.2 随机振动理论与动力学响应： 探讨了结构动力学在面对风、地震等随机激励源时的分析方法。超越传统的模态分析，本书深入讲解了随机有限元法（SFEM），如何将材料参数和荷载的不确定性纳入到整体结构响应的概率分布计算中，从而为结构的安全裕度提供更为科学的依据。 1.3 智能计算在结构优化中的应用： 介绍了计算智能，特别是遗传算法（GA）和粒子群优化（PSO）等启发式算法，在结构拓扑优化和参数化设计中的应用。分析了如何利用这些方法在满足强度、刚度约束的同时，最小化材料用量或降低结构自重。 第二章：高性能结构材料的研发与应用 材料是结构工程的物质基础。本章着重介绍了突破传统钢筋混凝土局限的新型工程材料，及其在复杂结构体系中的集成应用。 2.1 超高性能混凝土（UHPC）的微观结构与宏观性能： 详细阐述了UHPC中纤维增强机理、超细粉末的填充效应，以及其展现出的极高抗压强度和卓越的耐久性。讨论了UHPC在预制构件、抗冲刷构件中的具体应用案例，并对施工过程中的浇筑密实度控制进行了技术指导。 2.2 智能与响应式材料系统： 探讨了具有自感知、自修复或形状记忆能力的先进材料。重点介绍了形状记忆合金（SMA）在构件连接处的应用潜力，用于吸收和消散地震能量。同时，分析了自修复微胶囊技术在结构外壳中的植入，以减缓微裂缝的扩展，从而延长结构的使用寿命。 2.3 轻量化与复合材料结构体系： 探讨了纤维增强复合材料（FRP）作为替代钢材在受拉和抗剪能力上的优势。分析了FRP筋材与传统钢筋在长期性能、疲劳特性上的差异，以及在湿热环境下需采取的防护措施。讨论了新型轻质骨料混凝土的配比设计及其对结构自重和施工效率的影响。 第三章：施工先进技术与数字化工程管理 本章将视角转向工程实施阶段，关注如何利用最新的施工技术和数字化工具，提高施工精度、保障现场安全，并实现全生命周期的信息集成。 3.1 复杂构件的预制化与模块化施工： 深入分析了建筑信息模型（BIM）在深化设计和工厂化生产中的作用。重点讲解了高精度预制接头的设计与施工控制，如何通过标准化接口实现现场快速装配，减少对现场气候和交通的依赖。探讨了如何利用三维激光扫描技术对预制构件进行质量验收和现场偏差的快速校核。 3.2 施工过程的实时监测与质量控制： 介绍了嵌入式传感器技术（Embedded Sensors），如光纤光栅（FBG）传感器和应变计，在结构浇筑、养护和受力过程中的应用。讲解了如何通过实时数据流，对早期强度进行预测性评估，并对可能出现的早期温度裂缝进行及时干预。 3.3 大型结构安装的施工力学分析： 针对超高或超长结构在提升、悬臂拼装过程中的临时稳定问题，详细分析了施工阶段的应力分析。讨论了平衡顶、临时支撑系统的设计原则，以及如何通过有限元模型模拟吊装过程中的荷载转移，确保结构在非永久状态下的安全性。 第四章：结构耐久性、健康监测与服役性能评估 本章强调了结构从设计阶段就必须充分考虑其在长期服役期间的环境交互作用，并建立有效的监测与维护策略。 4.1 环境侵蚀与老化机理： 全面梳理了氯离子侵蚀、碳化、冻融循环以及硫酸盐侵蚀对不同类型结构材料的损伤机理。重点分析了电化学反应在钢筋锈蚀启动和扩展过程中的作用，并探讨了如何通过提高材料的致密性或使用阻锈剂来延缓这些过程。 4.2 结构健康监测（SHM）系统的集成设计： 介绍了SHM系统从传感器选型、数据采集网络建立到信息处理与决策支持的完整流程。重点区分了基于模态识别的损伤定位技术和基于应变响应的实时评估技术。分析了如何有效过滤环境噪声，从海量监测数据中提取出结构状态的有效信息。 4.3 基于性能的评估与修复策略： 探讨了如何根据服役期间的实际荷载历史和监测数据，对结构的剩余寿命进行基于可靠度的重新评估。详细对比了不同修复技术（如外加预应力、粘贴碳纤维板、材料注浆）的适用性、效果和成本效益，强调修复方案必须与结构退化机制相匹配。 本书旨在为工程实践者提供一套系统化、前瞻性的知识框架，以应对未来复杂工程环境下的设计、建造与管理挑战。

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