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出版者:大连理工大学出版社，大连理工大学电子音像出版社

作者:全国计算 考试命题研究组

出品人:

页数:270

译者:

出版时间:2004-7

价格:30.0

装帧:平装

isbn号码:9787900670038

丛书系列:

图书标签:

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现代水利工程中的新材料与结构创新：挑战、机遇与实践 本书聚焦于当前水利工程领域面临的关键技术挑战，深入探讨了新材料的引入、结构形式的革新以及可持续发展理念在工程实践中的融合与应用。 水利工程，作为保障国家防洪安全、供水安全和生态平衡的基石性行业，正处于一个技术快速迭代的时期。传统的水泥混凝土结构虽然历经考验，但在应对极端气候变化、提高结构耐久性以及减少碳足迹等方面，已逐渐显露出局限性。本书旨在为水利工程师、结构设计师、材料科学家以及工程管理人员提供一个前沿而系统的参考，全面解析如何利用现代科技成果，推动水利基础设施的转型升级。 --- 第一部分：新材料在水利工程中的前沿应用 水利工程对材料的要求极为苛刻：必须具备卓越的抗渗性、抗冻融性、抗侵蚀性以及长期稳定性。本部分详细剖析了近年来取得突破性进展的几种关键材料及其在水利结构（如大坝、水闸、堤防、输水渠道）中的应用潜力。 1.1 高性能混凝土与超高性能混凝土（UHPC） 1.1.1 UHPC的力学性能与耐久性增强 本书详尽对比了UHPC与传统高强混凝土在抗压强度、拉伸性能、抗疲劳性上的差异。重点分析了UHPC中纤维增强机制如何显著提高材料的韧性和抗裂性，这对于承受水流冲刷和冰载作用的水工构筑物至关重要。我们提供了UHPC在小型水工构件（如闸门衬板、溢洪道工作面）中的设计参数和施工控制要点。 1.1.2 绿色化与低碳化混凝土技术 探讨了利用工业废渣（如高炉矿渣、粉煤灰、活性粉煤灰）替代部分水泥的使用比例，以降低水工结构物的水化热和碳排放。详细阐述了地聚合物混凝土在水利环境中的应用可行性，特别是在腐蚀性较强的地下水或咸水环境中的长期表现测试数据。 1.2 复合材料与非金属加固技术 1.2.1 纤维增强复合材料（FRP）在修复与加固中的应用 FRP材料，尤其是碳纤维（CFRP）和玻璃纤维（GFRP），因其高比强度、耐腐蚀性，已成为修复和结构增建的首选材料。本书细致分析了FRP片材、FRP筋材在旧混凝土大坝外加固、水工隧洞支护以及压力钢管防腐层修复中的具体施工流程、粘结质量控制标准和验收规范。 1.2.2 智能与自感应材料的引入 探讨了将光纤传感器、压电材料嵌入混凝土内部，实现结构健康监测（SHM）的技术路径。重点分析了如何利用这些材料实时获取水压力、应力应变分布，从而指导预警和养护策略。 1.3 土工合成材料的深度优化 1.3.1 高强度土工格栅与土工膜的抗老化性能 针对堤防与水库大坝的防渗与抗滑问题，本书深入研究了耐紫外线和耐水解的聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）土工合成材料的长期可靠性。通过加速老化试验数据，指导工程师在不同地质条件下选择合适的材料类型和铺设层厚。 1.3.2 膨润土缓冲层与复合防渗体系的优化设计 详细论述了在人工防渗衬垫系统中，膨润土垫层厚度、密实度与渗透系数之间的关系，并提出了针对高地震烈度区的复合土工防渗体系的优化设计方法。 --- 第二部分：结构形式的革新与优化设计 面对日益严峻的洪水威胁和对生态环境的尊重，传统水工结构的形式和设计理念正在发生深刻变革。本部分侧重于结构力学、水沙动力学与结构安全评估的结合。 2.1 提高抗震与抗冲刷能力的结构设计 2.1.1 柔性结构与消能减震技术 针对活动断裂带附近的水电站和水库，本书介绍了基础隔震技术和粘滞阻尼器在重力坝和面板堆石坝中的应用案例。探讨了如何通过结构柔性化设计，有效吸收地震能量，减少结构破坏风险。 2.1.2 复杂水流条件下的局部冲刷控制 分析了水轮机尾水渠、泄洪洞出口等高流速区域的空化与冲刷问题。提出了新型的抗冲刷铺砌结构形式，如蜂窝状网格填充混凝土、耐磨合金钢板的组合应用，并结合CFD（计算流体力学）模拟结果，指导优化泄流面的几何形状。 2.2 模块化与预制化建造技术的推广 2.2.1 大型水工构件的工厂预制与现场拼装 系统介绍了箱形梁、防汛闸门、涵洞等构件的标准化设计与工厂化制造流程。重点阐述了预制构件之间的连接技术，如干式接缝与湿式接缝的性能对比，以及如何通过精细化控制保证现场拼装的精度和防渗性能。 2.2.2 3D打印技术在原型试验与小型构件制造中的应用潜力 探讨了混凝土3D打印技术在快速制作复杂几何模型（如水沙模型、导流墙原型）中的应用，以及利用UHPC作为打印材料制造小型检查井、阀门井等标准构件的可行性分析。 2.3 基础设施的智能化与数字化转型 2.3.1 数字化孪生（Digital Twin）在水利工程全生命周期管理中的构建 详细描述了如何整合BIM（建筑信息模型）、GIS（地理信息系统）与实时监测数据，构建水库大坝的数字化孪生体。这包括对结构应力状态、渗流场分布的实时仿真和预测维护。 2.3.2 自动化巡检与无人机/机器人技术集成 论述了高清视觉检测、激光雷达扫描以及水下机器人在大坝表面缺陷识别、闸门运行状态监测中的部署策略，以及数据分析平台如何实现缺陷的自动分类和风险等级评估。 --- 第三部分：可持续性与生态兼容性 现代水利工程的设计必须将生态友好和环境可持续性放在同等重要的地位。本书的最后一部分关注如何实现人、水、工程的和谐共存。 3.1 生态友好型水工结构材料的选择 3.1.1 仿生学在坡面防护中的应用 研究了模仿自然界（如珊瑚礁、贝壳）的结构和材料特性，设计出具有粗糙表面、有利于水生植物附着和泥沙沉积的生态护坡结构，替代传统浆砌石或混凝土护坡。 3.1.2 低影响开发（LID）技术在流域水资源管理中的集成 介绍了雨水花园、下凹式绿地、透水铺装等LID技术在河道整治和城市防涝工程中的应用，以及这些技术如何与大型调蓄工程协同工作，实现削峰、净化和回补的目标。 3.2 水工结构与河流生态系统的互动优化 3.2.1 鱼道与过鱼设施的流体力学优化设计 结合水工结构的形式（如竖缝式、台阶式），利用水动力学模型分析不同流速、紊度对洄游性鱼类的影响。重点介绍了基于鱼类行为学数据的结构参数调整方法。 3.2.2 渠道防渗与地下水资源保护的平衡 探讨了在输水渠道防渗改造中，如何通过精确计算渠道与相邻地下含水层之间的水力梯度，避免过度防渗导致地下水径流中断或湿地萎缩的问题，寻求最佳的防渗与生态平衡点。 总结： 本书是为应对未来水资源挑战而编写的综合性技术手册。它不仅关注材料的强度和结构的稳定性，更强调在复杂多变的环境约束下，如何通过技术创新实现水利工程的高可靠性、长寿命和环境友好性。通过对前沿理论、先进材料和创新结构的深入剖析，本书旨在为水利工程界提供一条清晰的技术升级路径。

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