服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性评估与剩余寿命预测 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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张建仁，王磊，彭建新，蒋友宝 著

图书标签:

• 桥梁工程
• 钢筋混凝土
• 时变可靠性
• 剩余寿命预测
• 结构健康监测
• 耐久性
• 概率模型
• 服役性能
• 评估方法
• 桥梁检测

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030500472

版次：1

商品编码：12077424

包装：精装

开本：32开

出版时间：2016-11-01

用纸：胶版纸

页数：312

正文语种：中文

内容简介

　　全书共10章：第1章，介绍了服役混凝土桥梁退化机理和影响因素，论述了可靠性评估和维修加固决策的发展动态。第2章，结合大量试验，探讨了锈蚀对钢筋强度、钢筋与混凝土间粘结性能的影响。第3章，考虑参数的随机性和模糊性，发展了材料力学指标的概率模型。第4章，研究了快速腐蚀后钢筋混凝土构件的力学性能，测试腐蚀后构件的承载力，提出了腐蚀钢筋混凝土梁承载力计算方法。第5章，通过实桥构件的承载力试验，提出了信息缺失条件下既有桥梁承载力的估算方法。第6章，开展了实桥的全桥破坏性试验，测试了服役桥梁的超载能力。第7章，利用贝叶斯更新方法，基于平衡更新过程，研究了适用于我国服役桥梁安全性能评估的汽车荷载随机过程模型。第8章，发展了服役桥梁抗力退化概率模型，提出了服役桥梁时变可靠性评估方法和全承载寿命预测方法。第9章，通过改进既有的腐蚀开始时间模型，研究了一般大气环境下和氯盐环境下服役桥梁基于时变可靠度的正常使用寿命预测方法。第10章，通过定义描述服役桥梁安全承载和耐久使用的指标模型，结合预防性维护策略，考虑维护直接成本和间接成本，研究了服役钢筋混凝土桥梁维修加固策略决策优化方法。

工程结构健康诊断与智慧运维新篇章 本书是一部深入探讨现代工程结构健康管理与可持续发展理念的专业论著，旨在为工程师、研究人员及政策制定者提供一套系统、前沿的理论框架与实践指导。随着全球基础设施建设的蓬勃发展，如何有效地监控、评估并延长工程结构的服役寿命，已成为维护社会安全、节约资源、实现经济效益的关键课题。本书正是在这样的时代背景下应运而生，它不仅关注传统结构分析方法，更着眼于融合大数据、人工智能、物联网等新兴技术，为解决复杂工程挑战提供创新思路。 核心内容概述 本书的研究范畴广泛，涵盖了从基础理论到前沿应用的全过程，其核心内容可以概括为以下几个方面： 一、工程结构健康监测与诊断技术 1. 传感器技术与数据采集： 详细阐述了各种先进的传感器技术，包括应变片、加速度计、位移传感器、裂缝监测仪、温度传感器、湿度传感器、腐蚀传感器等，以及它们在结构健康监测中的应用。介绍了分布式光纤传感技术、嵌入式微机电系统（MEMS）传感器等新型传感器的原理、优势及部署策略。重点探讨了高频、多源、实时数据采集系统的设计、布设原则及其在不同类型结构（如桥梁、隧道、大坝、高层建筑）上的应用案例。 2. 信号处理与特征提取： 深入分析了从原始监测数据中提取有效信息的技术。包括但不限于傅里叶变换、小波变换、经验模态分解（EMD）等时频分析方法，用于识别结构在不同状态下的振动特性、模态参数等。探讨了多种特征提取算法，如基于统计的特征（均值、方差、峭度）、基于频率的特征（模态频率、阻尼比）、基于时间序列的特征（ARIMA模型参数）等，以及这些特征与结构健康状况的关联性。 3. 故障诊断与损伤识别： 重点介绍了几种主流的结构损伤识别方法。例如，基于模态参数变化的损伤识别方法，如模态频率降低、振型变化等；基于损伤指标的识别方法，如应力强度因子、损伤度量指标等；基于机器学习和深度学习的损伤诊断模型，如支持向量机（SVM）、神经网络（NN）、卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）等，并对它们的训练、优化、泛化能力进行了深入分析。 4. 可视化技术与决策支持： 探讨了如何将复杂的监测数据和诊断结果以直观、易懂的方式呈现。介绍了三维模型可视化、损伤分布图、健康状态仪表盘等技术，以及它们在帮助工程师理解结构健康状况、识别潜在风险方面的作用。讨论了如何构建基于监测数据的决策支持系统，为结构维护、维修和决策提供科学依据。 二、工程结构可靠性评估理论与方法 1. 可靠性基本概念与理论基础： 回顾了可靠性工程的经典理论，包括概率论、数理统计、随机过程等基础知识。详细介绍了结构可靠性分析的基本概念，如失效概率、可靠度、风险度等。阐述了基于极限状态方程的可靠性评估方法，包括一次二阶矩法（FORM）、蒙特卡罗模拟法（Monte Carlo Simulation）等。 2. 时变可靠性分析： 这是本书的一大重点。深入探讨了工程结构在服役过程中，由于材料老化、荷载变化、环境作用、损伤累积等因素导致其性能逐渐退化的时变特性。介绍了如何建立考虑时间因素的结构性能退化模型，如泊松过程模型、马尔可夫链模型、退化函数模型等。详细阐述了时变可靠度积分计算方法，以及如何分析结构可靠度随时间的变化曲线。 3. 不确定性分析与量化： 强调了在结构可靠性评估中，准确量化各种不确定性的重要性。介绍了荷载不确定性（如交通荷载、风荷载、地震荷载）、材料性能不确定性（如强度、弹性模量）、几何参数不确定性、模型不确定性等来源，并探讨了如何利用概率分布、模糊集合、证据理论等方法对这些不确定性进行描述和量化。 4. 多层级可靠性评估： 针对大型复杂结构，提出了多层级可靠性评估的思路。从构件层级、子结构层级到整体结构层级，逐级进行可靠性分析，并探讨如何将各层级的可靠性信息进行集成，最终获得整体结构的可靠度评估结果。 三、工程结构剩余寿命预测技术 1. 剩余寿命预测模型： 结合退化模型和可靠性理论，介绍了多种剩余寿命预测模型。例如，基于物理模型的寿命预测，如基于疲劳损伤累积、腐蚀速率等的预测；基于数据驱动模型的寿命预测，如基于机器学习的寿命预测（如LSTM、Transformer模型），能够从历史监测数据中学习退化模式，并预测未来趋势。 2. 故障预测与风险评估： 阐述了如何基于剩余寿命预测结果，进行故障预测和风险评估。定义了不同风险等级的判据，以及如何在不确定性环境下进行风险决策。探讨了如何结合经济成本、安全风险等因素，制定最优的维护和更新策略。 3. 剩余寿命预测的验证与校准： 强调了模型预测的准确性需要通过实际数据进行验证和校准。介绍了基于历史数据、现场试验、专家经验等多种方式对预测模型进行修正和优化，以提高预测的可靠性和精度。 四、智能化与智慧化工程结构运维 1. 大数据分析与挖掘： 探讨了如何利用海量的结构监测数据，通过大数据技术进行深入分析，挖掘潜在的规律和关联性，从而提升健康监测和可靠性评估的效率与准确性。 2. 人工智能与机器学习在运维中的应用： 详细介绍了深度学习、强化学习、迁移学习等人工智能技术在结构健康诊断、故障预测、寿命评估、智能决策等方面的创新应用。例如，利用深度学习模型自动识别结构裂缝、形变等损伤；利用强化学习进行最优维修策略的制定。 3. 物联网（IoT）技术在结构运维中的集成： 阐述了如何通过物联网技术构建智能化的监测网络，实现设备的互联互通、数据的实时传输与共享，为构建数字孪生（Digital Twin）和智慧运维平台奠定基础。 4. 数字孪生技术与虚拟仿真： 介绍了数字孪生技术在工程结构生命周期管理中的应用。如何基于真实结构数据构建高保真度的数字模型，并通过虚拟仿真预测结构的服役行为，优化设计方案，指导维护操作，提升运维智能化水平。 本书的价值与意义 本书的出版，不仅为工程界提供了宝贵的理论财富，更具有重要的实践指导意义： 提升基础设施安全与韧性： 通过科学的可靠性评估和剩余寿命预测，能够及时发现潜在的结构病害，预警重大安全事故，显著提升基础设施的整体安全性和抵御灾害的能力。 优化资源配置与成本控制： 基于精确的评估和预测，可以实现从“被动维修”到“主动维护”，避免不必要的过度维修和提前更换，从而显著降低工程结构的生命周期成本，实现经济效益最大化。 推动工程技术创新与发展： 本书融合了大数据、人工智能等前沿技术，为工程结构健康管理领域带来了新的研究方向和技术突破，将推动相关学科的交叉融合与协同发展。 服务可持续发展战略： 通过延长现有基础设施的使用寿命，减少新建需求，可以有效节约社会资源，降低能源消耗和环境污染，积极响应国家和全球可持续发展的号召。 培养高素质工程人才： 本书系统性的理论体系和丰富的案例分析，为高等院校相关专业的教学提供重要参考，有助于培养具备现代工程管理理念和技术能力的新型工程人才。 本书以严谨的学术态度、深入的理论分析和前瞻性的技术视野，为读者呈现了一幅现代工程结构健康管理的全景图。无论是对于长期从事结构工程领域的资深专家，还是初入该领域的青年学者，亦或是致力于提升基础设施管理水平的决策者，本书都将是一本不可多得的参考读物。它不仅代表了当前工程结构可靠性评估与智慧运维领域的最高水平，更指明了未来发展的重要方向，具有深远的理论和应用价值。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对工程伦理和风险管理领域感兴趣的学者。从一个更宏观的角度来看，桥梁作为重要的基础设施，其安全和耐久性直接关系到社会经济的稳定和人民的生命财产安全。这本书的书名所提出的“时变可靠性评估与剩余寿命预测”，在我看来，不仅是一项技术课题，更是一项关乎社会责任的议题。我希望书中能够深入探讨，在进行可靠性评估和寿命预测时，如何权衡科学的精确性与现实的不确定性，如何在不确定性中做出负责任的决策。我特别关注书中对于“风险”的定义和量化，以及这些量化结果如何转化为对公众负责的决策依据。

评分☆☆☆☆☆

我是一位桥梁设计初学者，对桥梁的设计规范和理论基础有着强烈的学习欲望。虽然这本书的主题似乎更偏向于“服役”阶段，但我相信，对服役阶段的深刻理解，反哺设计理论，是提升设计水平的关键。我希望书中能够清晰地解释，在设计阶段我们所做的各种安全储备和材料选择，在桥梁实际使用过程中是如何随着时间发生变化的，以及这些变化对原始设计预期的影响。如果书中能对一些经典的桥梁设计理念在长期服役下的表现进行案例分析，比如某个特定结构的抗疲劳性能，或者某种连接方式的耐久性，那将非常有启发性。

评分☆☆☆☆☆

作为一名桥梁工程师，我一直在寻找能够深入理解桥梁服役期间可靠性评估和剩余寿命预测方面的资料，以期在实际工作中做出更精准的判断。偶然间翻阅了这本《服役钢筋混凝土桥梁时变可靠性评估与剩余寿命预测》，虽然我还没有机会通读全书，但从它涵盖的主题来看，我对其充满了期待。我尤其关注书中对于“时变”这一概念的阐述，因为这正是桥梁实际服役过程中最核心、也是最难把握的因素之一。材料的老化、荷载的累积、环境侵蚀的影响，这些都随着时间推移而变化，并直接影响桥梁的结构性能。如果书中能够系统地介绍如何量化这些时变效应，并将其纳入可靠性分析模型，那将是极为宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对桥梁结构诊断技术怀有浓厚兴趣的结构爱好者。一直以来，我都觉得桥梁的“剩余寿命”是一个非常吸引人的概念，它不仅关乎工程的安全，也蕴含着一种历史的沉淀和未来的期许。我希望这本书能够像一位经验丰富的向导，带领读者深入了解那些隐藏在钢筋混凝土桥梁内部的“健康信号”，并教会我们如何解读这些信号，从而判断桥梁的“生命力”。我特别好奇书中是如何将复杂的数值计算与实际的桥梁病害联系起来的，比如裂缝、锈蚀、混凝土碳化等等，这些具体的工程问题在学术理论中是如何被量化的，又是如何影响到最终的寿命预测结果的。

评分☆☆☆☆☆

我是一位工程管理人员，肩负着桥梁资产的管理和维护重任。对于我们而言，最关键的莫过于如何在有限的资源下，最有效地保障桥梁的安全，并做出最经济合理的维护决策。这本书的书名直接点明了核心——“时变可靠性评估与剩余寿命预测”。我迫切希望书中能提供一套切实可行的评估方法论，能够让我们在面对不同年代、不同类型的桥梁时，有一个统一的、科学的评估框架。我希望它能提供一些实际案例，展示如何通过对历史数据、检测结果的分析，来预测未来的风险，并在此基础上制定差异化的维护策略，而不是一味地进行周期性检查，导致资源浪费或风险遗漏。