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出版者:人民交通出版社

作者:金桃、张美珍

出品人:

页数:283

译者:

出版时间:2005-8

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787114055829

丛书系列:

图书标签:

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桥梁结构健康监测：原理、技术与应用 图书简介 随着现代交通网络的飞速发展，桥梁作为重要的基础设施，其安全运营和长期可靠性日益受到关注。传统的定期检查和目视巡检方法已难以完全满足现代桥梁结构在复杂环境荷载和服役老化情况下的监测需求。《桥梁结构健康监测：原理、技术与应用》一书，系统深入地探讨了桥梁结构健康监测（Structural Health Monitoring, SHM）领域的理论基础、关键技术、实施流程以及实际应用案例。本书旨在为桥梁工程师、结构安全监测领域的科研人员及相关行业从业者提供一本全面、专业且具有实践指导意义的参考资料。 本书共分为十二章，结构严谨，内容涵盖了从SHM的基本概念到前沿技术应用的完整链条。 第一部分：理论基础与需求分析 第一章：结构健康监测概述 本章首先界定了结构健康监测（SHM）的内涵、目标与发展历程，将其置于基础设施全生命周期管理的大背景下进行阐述。详细分析了开展SHM的必要性，包括提高运营安全性、优化维修决策、降低全寿命周期成本等核心价值。同时，对比了传统无损检测（NDT）技术与SHM方法的异同，明确了SHM作为一种连续、实时、系统化监测手段的独特优势。本章强调了从“被动维护”向“主动风险管理”的转变是现代桥梁管理的核心理念。 第二章：桥梁损伤识别的理论基础 损伤识别是SHM的核心任务之一。本章深入探讨了基于模态参数识别的理论框架。首先回顾了经典梁、板、壳结构动力学理论，重点讲解了线弹性、非线性系统在受损状态下的动力响应变化机理。详细介绍了振型、固有频率、阻尼比等模态特征参数与结构损伤程度、位置、类型的内在联系。此外，还引入了能量耗散理论在损伤评估中的应用潜力。 第三章：传感器技术与数据采集系统 SHM的实现依赖于先进的传感器和高效的数据采集系统。本章对应用于桥梁监测的各类主流传感器进行了详尽的梳理和评述。内容包括：基于应变原理的电阻应变计、光纤布拉格光栅（FBG）传感器、基于位移测量的LVDT、基于振动测量的加速度计（包括压电式和MEMS加速度计）、基于非接触式测量的激光多普勒测速仪（LDV）以及基于声学和电磁波的传感器。重点分析了各类传感器的适用性、精度、环境适应性和成本效益。数据采集系统（DAQ）部分，则侧重于同步性要求、高低频信号采集的策略、数据预处理能力以及抗干扰能力的设计原则。 第二部分：关键监测技术与数据处理 第四章：模态参数识别与损伤定位 本章聚焦于如何从实际采集到的振动信号中准确提取有效的模态信息。详细介绍了频域分析方法（如FFT、谱分析）和时域分析方法（如随机子空间识别法、频域分解法）。特别对模态识别算法的鲁棒性、计算效率进行了对比分析。在损伤定位方面，系统介绍了基于模态刚度矩阵更新法、振型曲率法和振型导纳法等几种主流的损伤定位算法，并讨论了在传感器稀疏布局下实现精确损伤定位的技术挑战。 第五章：基于光纤传感器的分布式监测技术 光纤传感技术在桥梁监测中因其高精度、抗电磁干扰和分布式测量能力而备受青睐。本章系统阐述了基于OTDR（光纤时域反射仪）、光纤光栅阵列（FBG 阵列）在应变、温度和裂缝监测中的应用原理。深入探讨了分布式声波传感（DAS）技术在监测行车荷载作用下桥面的动态响应和裂缝扩展方面的最新进展。 第六章：基于视觉和无人机的监测技术 随着计算机视觉和遥感技术的发展，非接触式监测成为重要的补充手段。本章介绍了如何利用高分辨率相机、无人机（UAV）搭载的传感器，结合图像处理技术实现对桥梁外观缺陷（如裂缝、锈蚀）的自动化识别和三维建模。重点分析了如何利用结构振动图像（如振动图像分析Vibration Image Analysis, VIA）技术来获取结构的振动信息，并讨论了环境因素（如光照、风速）对视觉监测精度的影响。 第七章：数据预处理、存储与传输 海量监测数据（Big Data）的处理是SHM系统运行的关键瓶颈。本章详细讲解了数据预处理的各个环节，包括去噪、基线漂移去除、异常值剔除以及数据插值技术。在数据管理方面，探讨了适合于物联网环境的分布式数据库架构，以及数据压缩和安全传输协议（如MQTT在SHM数据传输中的应用）。强调了数据的质量控制和可追溯性在确保后续分析结果可靠性中的核心作用。 第三部分：信息分析与决策支持 第八章：基于状态评估的剩余寿命预测 SHM的最终目的是支持决策。本章将结构状态评估与可靠性分析相结合。首先介绍了基于概率的评估方法，如何将模态参数的变化量转化为结构安全指标。接着，深入探讨了疲劳损伤累积模型（如Miner准则的改进模型）与实时监测数据的融合方法，以期实现对桥梁疲劳裂纹扩展的动态预测，从而为维护窗口的确定提供科学依据。 第九章：荷载识别与交通管理 实时监测的振动数据可反演出作用在桥梁上的外部荷载。本章讲解了基于模态分析和逆向问题求解的车辆荷载识别方法。重点讨论了如何区分环境激励（如风、温度梯度）与真实交通荷载。识别出的精确荷载信息可用于验证设计规范的保守性，并为实施动态超载预警系统提供数据支撑。 第十章：多源数据融合与深度学习 现代SHM系统往往集成多种传感器数据，如何有效融合这些异构数据是提升诊断精度的重要方向。本章介绍了基于卡尔曼滤波、贝叶斯网络等传统统计方法进行数据融合的框架。更进一步，深入探讨了深度学习（如卷积神经网络CNN、循环神经网络RNN）在处理复杂非线性损伤信号、自动特征提取以及故障分类中的应用潜力，旨在构建高鲁棒性的自动化诊断系统。 第四部分：系统集成与工程实践 第十一章：SHM系统的设计、布设与校准 本章关注工程实践中的具体步骤。详细介绍了SHM系统的系统设计流程，包括监测目标确定、关键部位选择、传感器类型与数量确定。重点分析了传感器布点优化策略，如基于有限元模型（FEM）敏感性分析的优化布局。同时，讲解了系统投入使用前的基线数据采集、传感器标定与系统动态响应校准的规范化流程，确保监测数据的准确性和可比性。 第十二章：典型桥梁健康监测案例分析与未来展望 本书的最后部分通过分析国内外多个标志性工程的SHM应用案例（如斜拉桥、悬索桥、大型拱桥的长期监测实践），总结了不同桥型在服役中遇到的典型问题及监测策略的有效性。展望部分，将探讨SHM技术在智能交通系统（ITS）中的集成方向、低功耗无线传感网络（WSN）在偏远地区桥梁监测中的部署挑战，以及未来SHM系统向完全自主化、自决策化发展的趋势。 《桥梁结构健康监测：原理、技术与应用》一书内容翔实，理论与实践紧密结合，是从事桥梁工程、土木工程、结构工程、交通工程及相关信息技术领域的专业人士不可多得的工具书。

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我一直以为《现代材料科学前沿》这种名字听起来就很高深的书，读起来肯定像是在啃一本天书，充满了晦涩的晶体结构图和复杂的能带理论，没想到这次的体验完全颠覆了我的认知。这本书的叙事方式非常具有“历史感”。它不是简单地罗列最新的研究成果，而是将材料科学的发展脉络梳理得井井有条，从早期的金属合金到如今的纳米复合材料，每一步的跨越都伴随着重大的科学突破和背后的故事。作者似乎是一位深谙材料发展史的智者，他巧妙地将材料的微观结构与其宏观性能之间的联系，融入到对人类工程技术进步的叙述中。比如，在讨论高熵合金时，它没有陷入无休止的相图分析，而是重点解析了其“多组分协同效应”的内在机制，并且配有大量的彩色高清显微照片，那质感，简直让人忍不住想用手去触摸那些奇异的微观世界。对于一个希望了解材料领域前沿动态的工程技术人员来说，这本书提供的知识广度远超出了教科书的范畴，更像是一部引人入胜的科普史诗。

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这本《建筑结构设计原理》简直是为我这种初入行的新手量身定做的宝典！我之前对梁板柱的受力分析总是模棱两可，看了好几遍规范也理解不了那些复杂的公式背后的物理意义。但是这本书，它用非常直观的图示和生动的语言，把那些抽象的力学概念掰开了揉碎了讲。比如，讲到偏心受拉构件时，作者没有直接丢出一堆计算式，而是先模拟了一个实际的受力场景，让我们仿佛置身于现场，去“感受”应力的分布。特别是关于塑性铰形成和破坏模式的讨论，深度和广度都恰到好处，既避免了纯理论的枯燥，又保证了工程实践的严谨性。我印象最深的是它对“构件延性”的阐述，清晰地指出了在地震作用下，结构从弹性阶段到塑性阶段的转化过程，这对于我们设计抗震框架来说至关重要。读完这部分，我一下子明白了为什么有些规范要限制钢筋的配筋率，那种豁然开朗的感觉，真的比自己闷头啃参考书有效率百倍。它不仅仅是教你怎么算，更是教会你如何“思考”结构安全。

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不得不说，《水利工程地质勘察实践指南》这本书的实用性强到令人发指！我手头上积压了好几个水电站的项目资料需要梳理，之前用的那些通用地质手册总感觉在关键环节上总差那么一点火候，尤其是在处理软弱围岩和复杂断裂带的工程处理上。这本书则完全聚焦于“水利”这个特定的应用场景。它的每一个章节几乎都可以直接转化为现场的工作步骤。比如，在描述钻孔取心质量控制时，它不仅规定了合格标准，还详细对比了不同取心管在特定岩性下的优缺点，甚至提到了如何通过调整钻进速度和泵送泥浆的粘度来优化取心率，这些都是在普通勘察规范里看不到的“独家秘笈”。最让我惊喜的是关于“地下水文与渗流分析”那一章，作者结合了大量的工程案例，展示了如何利用渗透率试验数据，结合现场注水试验结果，建立起针对性强的渗漏预测模型。读完后，我感觉自己像是被一位经验丰富的老地质专家手把手地带了一圈现场，对如何从地质报告中“淘金”有了全新的认识。

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这本《城市交通规划与仿真技术》的内容编排逻辑性非常清晰，从宏观的区域交通流分析到微观的信号控制优化，层层递进，结构严谨得像一个设计精良的立交桥。我特别欣赏它在理论引入和实际应用之间的平衡把握。很多交通工程的书籍，要么是数学模型堆砌，让人望而却步；要么就是案例堆砌，缺乏理论支撑。但这本书很巧妙地引入了经典的排队论和随机过程理论来解释交通流的随机波动性，紧接着就用水力学中的流体模型来类比车流，这种跨学科的类比思维极大地降低了理解复杂交通现象的门槛。在仿真技术部分，作者对VISSIM和SUMO等主流软件的操作步骤讲解得细致入微，简直就是一本傻瓜式的操作手册，包括数据接口的建立和结果的后处理，都有截图和详细的步骤说明。看完这本书，我不仅对城市交通的“为什么堵车”有了深刻的理解，更重要的是，学会了如何利用现代仿真工具去“预测”和“疏导”未来的交通状况，这种从理解到干预的完整闭环，让人很有成就感。

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我最近翻阅的《高级无损检测技术》真的刷新了我对“细节观察”的理解。这本书的重点明显不在于那些基础的超声波探伤基础理论，而是深入到了缺陷的“形态学分析”和“智能识别算法”这一尖端领域。作者在讨论相控阵超声（PAUT）时，没有停留于波束合成的基本原理，而是详细分析了在复杂几何形状工件上，不同扫描策略对缺陷成像质量的影响，甚至对比了不同型号的换能器阵列在识别微小裂纹时的灵敏度差异。书中有一部分专门讲解了基于深度学习的声发射（AE）信号特征提取方法，图表丰富地展示了如何从高维信号中分离出环境噪声和真实结构损伤信号的决策边界。对于我们做设备状态监测的人来说，这本书提供的不仅仅是技术工具，更是一种全新的思维模式——它教我们如何用更“智能”的方式去“倾听”材料内部的声音。读完后，我立刻着手尝试将书中的特征提取方法应用到我们现有的传感器数据预处理流程中，效果立竿见影，感觉自己一下子站在了检测技术的最前沿。

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