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出版者:江苏科学技术

作者:江苏省交通厅工程质量监督站

出品人:

页数:66

译者:

出版时间:2007-6

价格:20.00元

装帧:

isbn号码:9787534554643

丛书系列:

图书标签:

• 公路桥梁
• 钢结构
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• 质量检验
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• 桥梁工程
• 结构工程
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• 检测规范
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《工程结构变形监测与分析技术》 内容简介 本书系统阐述了工程结构变形监测与分析的关键技术，旨在为工程建设、运营维护及安全评估提供一套科学、可靠的理论指导和实践方法。随着我国基础设施建设的飞速发展，大型、复杂工程结构如桥梁、高层建筑、隧道、水坝等日益增多，其结构的稳定性、安全性以及长期服役性能的保障变得尤为重要。变形监测作为评估结构健康状况、预警潜在风险、指导维护决策的有效手段，其重要性不言而喻。本书聚焦于此，力求全面、深入地展现现代变形监测与分析技术的全貌。 第一章 绪论 本章首先对工程结构变形监测的意义、发展历程以及国内外现状进行了梳理。阐述了变形监测在工程建设全生命周期中的作用，包括设计阶段的验算验证、施工阶段的进度控制、营运阶段的健康诊断以及灾后评估等方面。强调了准确、及时的变形信息对于保障工程安全、延长结构使用寿命、节约维护成本的关键作用。同时，对变形监测技术的发展趋势进行了展望，如智能化、集成化、网络化等。 第二章 变形监测的基本理论 本章深入探讨了工程结构变形监测所依据的力学基本原理。详细介绍了应力、应变、位移、挠度、倾斜等基本概念及其相互关系。重点讲解了结构在荷载作用下的变形机理，包括弹性变形、塑性变形、残余变形等。引入了材料力学、结构力学中的相关公式和理论，如应力-应变曲线、泊松比、弹性模量等，为理解和解释监测数据奠定理论基础。此外，还涵盖了误差理论，包括误差的分类、传播和评定方法，这是进行可靠监测数据分析的前提。 第三章 变形监测的常用方法与仪器 本章详尽介绍了目前工程结构变形监测中常用的技术方法和仪器设备。 测量方法： 大地测量学方法： 包括导线测量、三角测量、交会测量、水准测量等传统方法，以及GPS/GNSS（全球导航卫星系统）测量技术。重点阐述了GPS/GNSS技术在宏观形变监测中的优势，如全天候、高精度、大范围覆盖等，并介绍了其工作原理、卫星星座（GPS, GLONASS, Galileo, BeiDou）以及基线解算方法。 近景摄影测量与计算机视觉： 介绍了基于数字摄影测量技术的形变监测方法，包括全站仪测距测角、影像匹配、三维重建等，尤其是在局部区域高精度监测方面的应用。 激光扫描技术： 包括地面激光扫描（TLS）和无人机激光扫描（ULS），阐述了其快速获取高密度点云数据的能力，以及在三维形变建模和分析中的应用。 结构内部监测方法： 针对结构内部应力、应变、温度等参数的监测，介绍了多种传感器技术，如应变片（电阻应变片、光纤光栅应变片）、加速度计、倾斜仪、位移计（钢弦式、电容式、激光位移计）、温度传感器、湿度传感器等。详细解释了各种传感器的测原理、精度、适用范围、安装要求及维护注意事项。 监测仪器： 高精度全站仪： 介绍了其在角度、距离测量中的作用，以及在二维、三维坐标测量中的应用。 高精度数字水准仪： 阐述了其在高程测量中的精确性，以及在沉降监测中的重要地位。 GPS/GNSS接收机： 详细介绍了不同类型接收机的特点，如单频、双频、多频接收机，以及RTK（实时动态差分）和PPK（后处理动态差分）技术。 倾斜仪与测斜仪： 介绍了其测量结构倾斜角度和测定井筒、孔隙变形的原理和应用。 位移计： 介绍了不同类型位移计的测量原理及在结构相对位移、绝对位移监测中的应用。 光纤光栅传感器（FBG）： 阐述了其在应变、温度、压力等参数监测中的优势，如抗电磁干扰、抗腐蚀、可组网、测量精度高等。 加速度计： 介绍了其在动力监测、振动响应分析中的应用。 第四章 变形监测数据处理与分析 本章重点讲解如何对采集到的原始监测数据进行有效的处理和分析，从而提取有意义的工程信息。 数据预处理： 包括数据剔除、滤波、归一化、单位转换等。 坐标变换与平差： 介绍不同坐标系之间的转换方法，以及基于最小二乘原理的测量数据平差方法，如间接平差、条件平差等，以提高数据的可靠性和精度。 变形量计算与可视化： 阐述如何根据不同监测方法计算出结构的位移、沉降、倾斜、应变等变形量，并介绍多种数据可视化技术，如二维/三维图表、等值线图、变形云图等，直观展现结构的变形趋势和空间分布。 统计分析方法： 引入统计学原理，对变形数据进行趋势分析、周期性分析、相关性分析、显著性检验等，以揭示变形的规律性。 灰色预测、时间序列分析： 介绍这些预测模型在变形趋势预测方面的应用，为结构安全评估和预警提供依据。 模糊数学、神经网络等智能算法： 探讨这些先进算法在变形模式识别、异常检测、故障诊断等方面的应用，以提升监测分析的智能化水平。 第五章 结构健康监测（SHM）系统集成与应用 本章将变形监测技术置于更广阔的结构健康监测（SHM）框架下进行阐述。 SHM系统的构成： 详细介绍一个典型的SHM系统由传感器网络、数据采集系统、数据传输网络、数据处理与分析平台、信息发布与预警系统等组成。 系统集成设计： 讨论如何根据工程结构特点、监测需求、环境条件等因素，进行合理的SHM系统总体设计，包括传感器选型、布局优化、通信方式选择、平台搭建等。 数据管理与数据库： 强调建立高效、可靠的数据管理系统和数据库的重要性，以存储、检索和管理海量的监测数据。 信息发布与预警机制： 阐述如何将监测分析结果转化为易于理解的信息，并建立完善的预警机制，及时向相关方发出警报，指导应急响应和维护决策。 案例研究： 列举不同类型工程结构（如大型桥梁、高层建筑、地下工程）的SHM应用案例，展示变形监测与分析技术在实际工程中的成功实践，分析其取得的成效和面临的挑战。 第六章 结构变形监测与分析的质量控制与可靠性评估 本章专注于变形监测过程中的质量控制和结果的可靠性评估。 监测方案设计与评审： 强调制定详细、科学的监测方案，并进行多层次的评审。 仪器设备的校准与维护： 详细阐述仪器设备的定期校准、维护保养对保证监测精度的重要性。 数据采集与传输过程中的质量控制： 制定严格的数据采集和传输规范，防止数据丢失或损坏。 监测结果的验证与复核： 介绍多种方法对监测结果进行验证，如与其他监测手段进行比对、与理论计算结果进行对比、专家评审等。 可靠性评估指标： 引入可靠性评估的常用指标，如精度、稳定性、完好率等，并介绍相应的评估方法。 不确定性分析： 探讨在监测和分析过程中各种不确定性因素的来源，并进行量化分析。 第七章 变形监测与分析的未来发展趋势 本章展望了工程结构变形监测与分析技术的未来发展方向。 智能化与自动化： 发展基于人工智能（AI）、机器学习的自动化变形模式识别、异常检测和故障诊断技术。 多源数据融合： 整合变形监测数据与其他工程健康监测数据（如环境监测、材料性能监测），构建全面的结构健康评估体系。 数字孪生与可视化： 构建工程结构的数字孪生模型，实现监测数据与模型的高度耦合，提供沉浸式的三维可视化分析。 物联网（IoT）与5G通信： 利用物联网技术实现传感器的高效连接和海量数据的实时传输，5G技术为大规模、实时监测提供网络保障。 无损检测技术与变形监测的结合： 探索无损检测技术在结构内部缺陷检测方面的应用，与变形监测数据相互印证，提升评估精度。 基于大数据与云计算的平台： 构建基于云计算的海量数据处理与分析平台，提供高效、便捷的远程监测服务。 本书内容丰富，理论与实践相结合，适合于土木工程、结构工程、测绘工程、工程管理等相关专业的科研人员、工程技术人员、研究生及本科生阅读参考。通过阅读本书，读者将能系统掌握工程结构变形监测与分析的基本原理、先进技术和应用方法，为保障工程结构的安全与稳定提供坚实的技术支撑。

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