公路旧桥检算分析指南及工程实例/公路旧桥检测评定与加固技术丛书 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:张劲泉等

出品人:

页数:393

译者:

出版时间:2007-7

价格:54.00元

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isbn号码:9787114064517

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桥梁工程前沿技术与结构健康监测新篇章 书籍名称： 桥梁结构性能化评估与智能维护技术：理论、方法与实践应用 图书简介： 本书聚焦于当代桥梁工程领域最前沿、最关键的结构健康监测（SHM）、性能化评估（PBMA）以及基于风险的智能维护策略，旨在为桥梁工程领域的科研人员、设计工程师、评估专家及政府管理部门提供一套系统、深入且具有高度实践指导意义的技术框架与案例分析。本书紧密结合当前“新基建”对现有桥梁资产的效能提升和安全保障的迫切需求，深入探讨了从传统无损检测到高精度传感技术、从经验判断到数据驱动决策的全过程。 第一部分：桥梁结构性能化评估的理论基础与先进指标 本部分奠定了全书的技术基石，深入剖析了结构健康监测（SHM）系统在现代桥梁管理中的核心地位。 第一章：现代桥梁健康评估的范式转变与挑战 详细阐述了从传统的基于规范的“合规性检查”向基于“结构性能”的“风险管理”的思维转变。讨论了在复杂环境荷载（如极端气候、交通超载、材料老化）作用下，传统评估方法在识别早期损伤和预测剩余使用寿命方面的局限性。重点分析了当前桥梁资产管理面临的主要挑战，包括海量监测数据的处理、多源异构数据的融合以及评估结果的不确定性量化问题。 第二章：高精度传感器技术与数据采集系统 本书详细介绍了新一代非接触式和接触式传感技术在桥梁监测中的应用。内容涵盖： 1. 分布式光纤传感技术（DFOS）： 特别是基于光纤光栅（FBG）和受激布里渊散射（SBS）的应变、温度和振动全场监测技术，及其在复杂结构边界条件下的数据解释。 2. 激光雷达（LiDAR）与无人机（UAV）三维重建： 探讨如何利用高精度点云数据进行结构变形监测、形位变化对比分析以及损伤的快速识别与三维定位。 3. 嵌入式与半永久性监测系统： 深入分析了MEMS加速度计、应变计、环境传感器（如腐蚀监测电化学传感器）的长期可靠性、能耗管理及数据传输协议（如LoRaWAN在桥梁网络中的应用）。 第三章：基于多尺度损伤识别的先进信号处理 本章是技术核心之一，侧重于如何从海量的监测数据中精准提取结构状态信息。 1. 模态识别的改进算法： 对比分析了随机子空间识别（SSI）、频域分解（FDD）以及数据驱动的模态识别方法（如Data-Driven Modal Identification, DDM）。重点讨论了在非平稳激励和高噪声环境下的鲁棒性增强技术。 2. 空间域与时域损伤定位： 介绍基于残差分析、模态应变能（Modal Strain Energy, MSE）和波传播理论的损伤敏感指标。探讨了利用机器学习（如深度学习自动编码器）从高维振动数据中自动学习和提取损伤特征的方法。 3. 不确定性量化（UQ）： 引入贝叶斯方法和蒙特卡洛模拟，对识别出的损伤参数和结构退化模型进行概率性评估，为后续的风险决策提供置信区间。 第二部分：性能化评估模型与结构寿命预测 本部分将评估结果转化为可操作的结构安全性和可靠性指标，并着重于预测性维护。 第四章：基于性能指标的桥梁抗力评估方法 本书摒弃了纯粹的极限承载力判断，转而采用基于性能水平（Serviceability Limit State, SLS; Ultimate Limit State, ULS; Collapse Limit State, CLS）的评估框架。 1. 概率极限状态设计（Reliability-Based Assessment）： 详细阐述了如何结合监测数据更新结构可靠度指标$eta$值，并与目标可靠度进行对比。 2. 非线性分析与响应面法： 针对旧桥的材料退化和几何非线性效应，介绍如何使用非线性有限元模型（FEM）配合响应面法（RSM）高效地评估不同荷载工况下的结构响应和塑性发展。 3. 构件级性能退化模型： 针对钢筋锈胀、混凝土碳化、疲劳裂纹扩展等关键退化机理，建立了基于时间依赖性的概率退化函数，实现了构件性能从“健康”到“失效”的连续描述。 第五章：数据驱动的剩余使用寿命预测（RUL） 本章专注于利用历史监测数据和退化模型，预测桥梁结构何时需要进行大规模维修或限制使用。 1. 状态转移模型（Markov Chain）： 建立桥梁状态的离散化转移矩阵，用于短期状态预测和维护需求规划。 2. 高斯过程回归（GPR）与深度学习预测： 采用GPR模型对结构健康指标（如刚度、频率变化率）的时间序列进行平滑和外推。引入长短期记忆网络（LSTM）等深度学习模型，捕捉复杂的非线性退化轨迹，预测结构性能下降的拐点。 3. 维护干预效果的量化评估： 探讨如何将维修或加固措施作为外部输入变量纳入RUL模型，评估不同维护方案对延长结构寿命的实际效益。 第三部分：智能化维护决策与工程实践 本部分将理论和评估成果转化为具体的、经济效益最优的维护策略。 第六章：基于风险的维护优化调度（RBM） 引入经济学原理，实现从“定期维护”到“按需维护”的转变。 1. 成本效益分析框架： 定义总生命周期成本（Life Cycle Cost, LCC），包括初始投资、监测成本、维护成本、维修成本以及因交通中断和结构失效导致的社会经济损失。 2. 马尔可夫决策过程（MDP）： 利用MDP框架，在考虑监测信息不确定性的前提下，求解不同维护时间点和维护强度下的最优决策序列，最小化长期风险成本。 3. 维护优先级的量化排序： 建立基于结构风险指数（风险=概率×后果）的动态排序系统，指导资源在庞大的桥梁网络中进行高效分配。 第七章：先进加固技术与结构性能恢复验证 针对评估中发现的薄弱环节，本书提供了现代化的修复和提升方案。 1. 复合材料与智能材料应用： 详述碳纤维增强聚合物（CFRP）在梁体表面约束、结构抗剪和抗弯加固中的最佳施工工艺、界面粘结性能的长期监测以及性能恢复的验证方法。 2. 结构体系的性能提升： 讨论针对特定缺陷（如支座老化、箱梁腹板失稳），采用的预应力技术、体外索加固、以及关键节点部位的局部增强技术。 3. 加固效果的动态验证： 强调在加固完成后，必须利用高精度SHM系统对加固后的结构模态特性、应力分布和抗疲劳性能进行闭环验证，确保结构性能恢复至目标水平。 附录：工程案例与标准解读 收录了多个具有代表性的复杂桥梁（如超大跨径斜拉桥、历史性拱桥）的结构健康监测与性能化评估的实际案例，涵盖数据采集、损伤识别、RUL预测到最终维护决策的全流程。同时，对国际先进的桥梁评估标准（如AASHTO LRFD评估指南中的性能化扩展部分）进行了深度解读和对比分析。 本书内容前沿、体系完整，是桥梁工程领域跨越传统检测与现代智能维护的关键桥梁性著作。

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这套书的装帧设计真是一流，封面设计简洁大气，拿在手里沉甸甸的，一看就知道是份量十足的专业书籍。纸张的质感也很好，印刷清晰，字里行间透露着严谨和专业。我尤其喜欢它在排版上的用心，图表和文字的穿插布局非常合理，使得复杂的工程概念在视觉上更容易被理解和消化。特别是那些手绘的结构示意图，线条流畅，标注精准，简直是艺术品级别的技术图示。翻阅过程中，我能感受到作者团队对细节的极致追求，这种对品质的坚持，在如今快节奏的出版业中已属难得。对于我们这些常年与桥梁打交道的一线工程师来说，拥有一套这样精美且内容扎实的工具书，本身就是一种工作的激励和精神上的享受。它不仅仅是一本工具书，更像是一件可以长期珍藏的工艺品，随时翻阅都能获得心灵上的满足感和专业上的启迪。

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我个人认为，这套书的价值不仅体现在专业知识的传授上，更在于它形成了一套系统的、可复制的工程思维范式。它教会我们，面对一座老旧桥梁，不应只是机械地套用规范，而是要像一个经验丰富的老医生那样，进行“问诊、化验、确诊、施治”的全过程系统思考。丛书中反复强调的“以评估为基础的维护决策”理念，极大地改变了我以往那种“哪里坏了补哪里”的被动工作模式。它引导我们去探究“为什么坏”以及“如何预防未来再坏”。这种宏观的、战略性的指导思想，对于提升整个桥梁管理部门的专业水平和决策科学性，具有深远的意义。阅读这套书，就像是跟随一位顶级桥梁专家进行了多年的“学徒生涯”，收获的不仅是知识，更是一种严谨负责的职业操守。

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我最近刚读完这套丛书里关于结构健康监测和无损检测技术的那几卷，简直有种醍醐灌顶的感觉。以往我们依赖的检测手段总感觉有些滞后，而书中详述的最新技术，比如基于光纤光栅的应变监测系统和超声波阵列成像技术，为我们提供了前所未有的实时、精准的评估视角。作者不仅仅罗列了技术原理，更深入地剖析了这些技术在不同气候条件、不同服役年限桥梁上的实际应用案例和局限性，这一点非常关键。它没有空泛地吹捧高科技，而是脚踏实地地告诉我们，如何根据实际需求和预算，科学地选择最合适的检测方案。这种务实而又前沿的论述风格，让我对未来桥梁维护管理的工作方向有了更清晰的规划，感觉手中的技术工具箱瞬间升级了好几个档次。

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说实话，这本书的理论深度远超我的预期。我原以为这是一本侧重于操作手册和经验总结的实用指南，但它在结构动力学和材料退化机理的阐述上，达到了教科书级别的严谨性。特别是对于钢筋混凝土和钢结构桥梁在疲劳荷载下的寿命预测模型，作者引用了大量的国内外最新研究成果，并进行了批判性的对比分析。这对于我们进行桥梁的剩余寿命评估，提供了坚实的理论支撑。我花了很长时间才彻底搞懂其中关于概率可靠度分析的部分，但一旦理解了，再去看那些传统的安全系数法，就感觉豁然开朗，明白了其背后的风险内涵。这本书要求读者有一定的力学基础，但对于希望从“会做”提升到“深刻理解”的工程师而言，它的价值是无可替代的。

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这套丛书的特色在于其庞大的工程实例库，简直就是一部浓缩版的中国桥梁“体检报告”。每个案例的选取都极具代表性，涵盖了从上世纪五六十年代的老旧拱桥到跨度较大的斜拉桥等各种类型。作者没有简单地展示“问题-解决方案”的线性流程，而是详细记录了从初次发现缺陷到制定科学加固方案，再到施工过程中的质量控制和后续监测的完整闭环管理。我印象最深的是其中一个关于严重腐蚀的悬索桥塔柱的案例，书中详细记录了腐蚀的速率评估和锚固区的碳纤维布加固技术应用细节，包括纤维铺设的角度、浸渍胶的性能指标等，细致到让人感觉身临其境。这些鲜活的案例，比任何抽象的理论推导都更有说服力，是指导我们解决实际工程难题的“定海神针”。

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