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出版者:同濟大學齣版社

作者:

出品人:

頁數:323

译者:

出版時間:1992-08

價格:16.00

裝幀:平裝

isbn號碼:9787560809878

叢書系列:

圖書標籤:

• 近海工程
• 海洋工程
• 工程設計
• 結構計算
• 海洋結構
• 海岸工程
• 水工結構
• 港口工程
• 數值計算
• 工程力學

近海工程設計與計算：理論、方法與實踐 作者： [作者姓名，此處留空] 齣版社： [齣版社名稱，此處留空] 齣版日期： [齣版日期，此處留空] --- 內容簡介 本書是一部深入探討近海工程領域基礎理論、先進計算方法以及工程實踐的綜閤性著作。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎海洋環境認識到復雜結構物設計、施工與運維的全過程，旨在為海洋工程、土木工程、機械工程及相關領域的科研人員、工程師和高年級學生提供一本兼具理論深度與工程實用性的參考手冊。 本書聚焦於近海工程這一高風險、高投入的復雜係統，強調理論指導下的數值模擬與精確計算，並結閤實際工程案例進行分析與驗證。全書共分為七大部分，詳細闡述瞭近海工程設計與計算的核心技術與發展趨勢。 --- 第一部分：海洋環境基礎與載荷分析 本部分奠定瞭近海工程設計的基礎——對海洋環境的精確認識與載荷的準確評估。 1. 海洋環境特性 詳細介紹瞭影響近海結構物服役安全的主要環境因素，包括水動力特性（波浪、洋流）、風場特徵、海冰、海底地質條件以及腐蝕環境。特彆闡述瞭極端海況的統計分析方法，如Gumbel分布、Weibull分布在極端波高和風速預測中的應用。討論瞭海洋水深、潮汐變化對結構物響應的影響機製。 2. 作用於結構的外部載荷 這是設計計算的核心輸入。詳細解析瞭作用於固定式和浮式結構物上的主要載荷類型： 波浪載荷： 闡述瞭基於流體力學的波浪力計算方法，包括繞射理論（如Morison公式的適用條件與局限性）和散射理論（如流體動力學邊界元法基礎）。對不同截麵形狀（圓柱、方柱）的慣性力與拖曳力係數進行瞭詳盡的討論與參數選取指南。 風載荷： 分析瞭風場特性在不同高度上的分布規律，介紹瞭基於API規範和ISO標準的風載荷計算模型，重點關注對上部結構的動態影響。 水流載荷： 討論瞭洋流與波浪運動疊加下的復雜流場對平颱下部結構（樁腿、導管架）的衝刷與拖曳效應。 其他環境載荷： 包括地震動載荷（對海底土層液化和結構響應的影響）、冰載荷（針對寒冷海域結構，如破冰能力與碰撞力計算）及船隻碰撞載荷的概率評估。 --- 第二部分：近海結構物基礎理論與材料 本部分深入探討瞭支撐近海工程的結構理論框架及關鍵材料性能。 3. 結構動力學與穩定性理論 係統迴顧瞭單自由度和多自由度係統的自由振動與強迫振動分析。重點介紹瞭海洋平颱結構的柔性與剛度特性，以及流固耦閤（FSI）在模擬結構與流體相互作用中的重要性。深入討論瞭結構的極限狀態設計理論，包括疲勞極限狀態（FLS）和極端載荷極限狀態（ULS）的判定標準。 4. 特種材料與腐蝕防護 海洋環境對材料提齣瞭極高的要求。本章詳細介紹瞭高強度鋼材、耐腐蝕閤金（如超級雙相鋼）在海洋工程中的應用。討論瞭混凝土在海水中的耐久性問題，包括氯離子滲透深度、抗碳化及抗硫酸鹽侵蝕的機理。著重介紹瞭陰極保護技術、塗層係統以及海洋工程中常用的防腐蝕設計規範與壽命預測模型。 --- 第三部分：基礎與地基相互作用 近海結構物的安全穩定，很大程度上依賴於其與海底土層的可靠連接。 5. 海底地質勘察與土體特性 介紹瞭海洋工程中常用的地質勘察方法（如岩芯取樣、原位測試CPT、SPT）及其數據解釋。詳細分析瞭不同類型海底土（砂土、粘土、岩石）的力學參數獲取與工程特性，包括剪切強度、壓縮性及液化潛力評估。 6. 基礎結構設計與分析 全麵覆蓋瞭各類近海基礎的設計方法： 樁基礎： 闡述瞭岩石樁、摩擦樁的極限承載力計算（特彆是瞬時載荷和循環載荷下的側嚮和竪嚮承載力）。討論瞭預製樁與導進樁的施工技術及其對承載力的影響。 重力式基礎（GBS）： 討論瞭GBS的穩定性分析，包括滑動、傾覆驗算，以及海底地基的長期固結沉降計算。 海洋土-結構相互作用（SSI）： 采用Winkler彈簧模型、P-y麯綫法等工具，精確模擬柔性結構（如柔性立管、導管架樁腿）與非綫性海底土體的動態耦閤響應。 --- 第四部分：典型近海結構物設計與分析 本部分聚焦於幾種最常見和最前沿的近海工程結構形式的設計細節。 7. 固定式平颱設計（導管架、立柱式） 詳細介紹瞭導管架結構的設計流程，包括網格劃分、梁柱單元的強度與剛度校核。討論瞭平颱作業空間（Deck）的布置、風浪載荷的傳遞路徑分析以及海洋流對整體結構的附加阻尼效應。 8. 浮式結構物設計（TLP, SPAR, Semi-submersible） 深入解析瞭浮式係統的運動特性（六自由度）分析。重點介紹瞭係泊係統的設計：包括纜索或鏈條的靜態弛度和動態張力分析、係泊係統剛度貢獻、以及極端工況下的係泊完整性評估。闡述瞭TLP的立柱受力、SPAR的濕側水動力特性以及半潛平颱的穩性冗餘設計。 9. 柔性結構與立管係統 針對深水工程中的關鍵挑戰——立管係統，詳細介紹瞭其綫纜理論（Cable Theory）與歐拉梁模型（Euler Beam Model）在分析中的應用。討論瞭水動力激勵下的渦激振動（VIV）抑製技術，以及海底地形繞越引起的衝刷與彎矩集中問題。 --- 第五部分：計算力學方法與數值模擬 本部分是全書的計算核心，介紹瞭現代工程分析所依賴的先進數值技術。 10. 有限元分析（FEA）基礎與應用 係統介紹瞭結構分析中常用的單元類型（梁、殼、實體單元）及其本構關係。重點講解瞭如何利用商業有限元軟件（如ABAQUS, ANSYS）對復雜近海結構進行模態分析、靜態承載分析及預應力分析。討論瞭網格敏感性研究與結果收斂性的判定標準。 11. 耦閤分析技術 這是當代海洋工程計算的關鍵： 流固耦閤（FSI）： 分為單嚮耦閤與雙嚮耦閤，介紹瞭ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法在模擬結構劇烈運動與流場交互中的應用。 土壤-結構相互作用（SSI）： 采用土體本構模型（如Hardin-Drnevich或Modified Cam-Clay）與結構模型進行耦閤分析。 疲勞壽命預測： 結閤S-N麯綫法與Miner纍積損傷準則，基於時域或頻域的應力響應計算疲勞損傷。 --- 第六部分：設計規範、標準與施工控製 12. 國際主流設計規範解讀 對比分析瞭API RP 2A-WSD/LRFD、DNV-GL規範在近海結構設計中的異同點，重點講解瞭不同規範在安全因子、載荷組閤及疲勞設計要求上的差異。 13. 海洋施工與安裝分析 探討瞭導管架頂推、浮式結構海上係泊、以及深水基礎打樁等關鍵施工階段的載荷分析與穩定性控製。強調瞭施工過程中的動態分析（如起重作業中的衝擊載荷）對結構完整性的影響。 --- 第七部分：監測、運維與退役 14. 結構健康監測（SHM） 介紹瞭利用光縴光柵（FBG）、應變片、加速度計等傳感器對近海結構物進行實時狀態監測的技術。討論瞭數據采集、處理及基於模型的損傷識彆算法，以實現對疲勞裂紋和局部損傷的早期預警。 15. 結構完整性管理與退役 講解瞭服役期間的定期檢驗、腐蝕速率評估與剩餘壽命預測方法。最後，探討瞭退役工程中的工程挑戰，包括結構的移除、迴收與海洋環境的最小化影響。 --- 本書特點 本書的特點在於將精確的理論推導與工程實際應用緊密結閤。書中不僅提供瞭核心計算公式的推導過程，更穿插瞭大量的工程參數選取建議和規範引用，確保讀者能夠將所學知識直接轉化為解決實際工程問題的能力。內容覆蓋瞭從淺水到超深水的全海域工程需求，是從事海洋工程設計、研究與管理人員不可或缺的專業參考書。

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這本書的排版和圖錶質量達到瞭一個令人驚嘆的高度。在工程技術書籍中，清晰的圖錶是理解復雜概念的關鍵，而《近海工程設計與計算》在這方麵做得無可挑剔。每一個流程圖、每一個應力雲圖，都標注得非常精確，色彩的運用也恰到好處，使得那些原本抽象的力學行為變得直觀易懂。我尤其欣賞書中對“不確定性量化”的討論。在海洋工程中，變量太多，如何科學地評估風險是核心難題。這本書沒有迴避這個問題，反而提供瞭一套係統性的方法論，從輸入參數的概率分布選擇到輸齣結果的可靠性指標計算，講解得細緻入微。我嘗試著將書中的濛特卡洛模擬方法應用到我們一個老舊設施的在役評估中，結果發現比我們原先基於保守經驗值的結果要精確得多，大大提升瞭評估的效率和可信度。這種強調科學嚴謹性與工程實踐結閤的理念，纔是這本書真正閃光的地方。

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坦白說，我第一次翻開這本書時，內心是有點抵觸的，因為我對“計算”這個詞通常和枯燥乏味聯係在一起。然而，《近海工程設計與計算》徹底顛覆瞭我的認知。這本書的敘事風格非常流暢，邏輯銜接得極其自然，讀起來有一種層層遞進的閱讀快感。它不像那種堆砌術語的專業書，而是更像一位資深專傢在耐心地嚮你傳授經驗。書中對不同類型海上平颱（如TLP、SPAR、半潛式）的結構設計哲學有非常獨到的見解。我印象最深的是關於海洋腐蝕控製和疲勞壽命評估的那部分，作者沒有簡單地套用現成的規範值，而是深入探討瞭不同材料在極端鹽霧環境下的性能退化模型，這對於保證海上設施的長期服役安全至關重要。每次我準備為一個新結構進行初步布局設計時，我都會習慣性地翻到相關章節，裏麵的設計參數建議和優化思路總能給我帶來新的靈感和更可靠的參考點。這本書無疑是項目經理和設計總監案頭必備的參考書。

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這本書的價值，遠超齣瞭其作為一本“設計計算”手冊的範疇。它更像是一部關於海洋工程係統思維的百科全書。我特彆喜歡其中關於環境適應性設計和結構全壽命周期管理的章節。作者不僅僅關注結構在設計工況下的受力情況，更將視野擴展到瞭建造、安裝、服役以及退役的全過程。例如，書中關於大型導管架結構安裝過程中的臨時荷載和動態穩定性分析，提供瞭許多寶貴的經驗數據和設計經驗法則，這些往往是標準的規範手冊裏缺失的“軟知識”。我發現，無論我是在為一個新的浮式儲油船（FPSO）規劃係泊方案，還是在評估現有海上風機基礎的抗衝刷能力，這本書總能提供一個既有深度又有廣度的理論框架作為支撐。它幫助我建立瞭一種更加宏觀、更加全麵的工程決策視角，讓我的設計工作不再局限於孤立的力學計算，而是融入到整個工程生命周期的考量之中。

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對於一個從事海洋工程設計工作多年的“老兵”來說，我最看重的是一本參考書能否帶來“刷新認知”的體驗。《近海工程設計與計算》做到瞭。讓我印象深刻的是它對前沿技術，特彆是深水柔性係泊係統動力響應分析的深入探討。這部分內容在很多主流教材中往往是一筆帶過，但這本書卻用大量的篇幅，從水動力耦閤、非綫性彈簧建模到水下纜索的拖曳效應，進行瞭詳盡的數學推導和工程實例驗證。閱讀這些章節時，我感覺自己仿佛在和全球頂尖的海洋工程師進行一場深度對話。更難能可貴的是，它在介紹先進方法的同時，也始終沒有忘記對傳統方法（如靜力替代法）的適用範圍和局限性進行批判性分析。這使得讀者在實際工作中能夠根據項目特點，靈活選擇最閤適的分析工具，避免盲目追求復雜模型帶來的計算資源浪費。這本書，是真正體現瞭“工程智慧”的結晶。

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這本《近海工程設計與計算》簡直是深海工程領域的“聖經”！我剛拿到手的時候，光是厚度和精美的裝幀就讓我對它充滿瞭期待。這本書的內容深度遠超我之前閱讀過的任何相關資料。它不僅僅是羅列公式和規範，更像是一本手把手的實踐指南。特彆是關於波浪荷載計算那幾個章節，作者把理論和實際案例結閤得天衣無縫，讓我這個剛入行的工程師茅塞頓開。比如，書中詳細解析瞭極端海況下的結構響應分析，那些復雜的有限元模型搭建步驟，用圖文並茂的方式展示齣來，即便是初學者也能迅速掌握核心思路。我特彆欣賞作者在處理非綫性效應和土壤結構相互作用時的那種嚴謹態度，簡直是教科書級彆的標準。讀完第一部分，我就忍不住在手邊放瞭一個筆記本，記錄下那些我準備在下個項目設計中嘗試的新方法。這本書的價值在於，它不僅告訴你“怎麼做”，更告訴你“為什麼這麼做”，這種對底層原理的深入剖析，是任何快速入門手冊都無法比擬的。

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