具体描述
The third edition of this bestseller continues to be the most modern and authoritative guide in the field. Updated and expanded throughout to reflect new technologies, methods, and materials, it includes new information on such topics as scour and erosion, high-performance steel, ultra-high-performance concrete, steel H piles, and damage from sabotage and terrorism.
海洋与近海工程结构设计与建造：前沿理论与实践应用 图书简介 核心主题： 本书聚焦于现代海洋与近海工程领域中复杂结构的设计、分析、施工与维护的最新进展与关键技术。内容涵盖了从基础理论到实际工程应用的广阔范围，旨在为海洋工程领域的专业人士、研究人员及高年级学生提供一本全面、深入且具有高度实践指导意义的参考书。 第一章：海洋环境载荷与结构响应分析 本章深入探讨影响海洋与近海结构服役安全的关键环境因素。首先，详细解析了波浪力学、风场特性、水流阻力以及冰载荷的建模方法。特别关注了极端海况（如百年一遇、千年一遇波浪）下的荷载统计与概率分析。 结构响应分析部分，侧重于流固耦合（FSI）理论在柔性海洋结构物（如浮式平台、系泊系统）中的应用。介绍了时域与频域分析方法，并详细阐述了随机振动理论如何用于评估结构在随机海浪激励下的疲劳损伤。内容涵盖了模态分析、线性与非线性动力学响应的数值模拟技术，重点讨论了结构在重力和浮力作用下的初始平衡状态对动态响应的影响。 第二章：深水与超深水浮式结构设计 深水油气开发对平台结构提出了前所未有的挑战。本章系统介绍了FPSO（浮式生产储油卸货船）、TLP（张力腿平台）、Spar（单柱式平台）和Semi-submersible（半潜式平台）四大主流深水浮式结构的几何布局、水动力性能与稳定性设计。 设计方面，详细剖析了系泊系统的优化设计，包括系缆线缆的材料选择、水下锚固系统的可靠性分析，以及动态系泊系统的控制策略。稳定性分析是本章的重点，涵盖了静水力稳定、动水力稳定以及在严重受损（如一舱室进水）条件下的剩余浮力与稳性储备的验算标准与规范解读。针对超深水条件下的柔性系泊系统，引入了先进的非线性有限元分析模型，以准确预测系缆线张力与平台运动的耦合效应。 第三章：固定式海洋结构物（导管架与重力式基础）的优化设计 本章专注于海洋工程中最为经典的固定结构——导管架平台（Jacket Structure）和重力式基础（GBS）。 导管架设计部分，讨论了腿管的屈曲控制、节点连接的疲劳寿命设计，以及跨越式结构（Bracing System）的优化布局，以最小化水流阻力。材料选择上，对比分析了高强度钢材与新型复合材料在导管架结构中的应用潜力。 重力式基础的设计则侧重于其在软弱海床上的承载力与抗倾覆稳定性。内容包括基础底板的加厚设计、隔舱设计与水密性要求，以及在安装过程中（拖航、下放、定位）的动态控制技术。特别分析了GBS在冰区环境下的防冰设计措施，如设置斜坡或加强结构层。 第四章：海洋风力发电机基础结构工程 随着海上风电产业的迅猛发展，本章聚焦于海上风机基础的关键技术。内容覆盖了浅水区域的单桩基础（Monopile）、过渡段（Transition Piece）设计，以及深水区域的导管架基础（Jacket Foundation）和浮式基础（Floating Foundations）。 桩基入土分析是核心内容之一，详细介绍了桩-土相互作用（Pile-Soil Interaction, PSI）的计算模型，包括瞬态与长期沉降分析。针对风机与基础的耦合振动问题，引入了模态叠加法和能量耗散机制的分析，确保系统在风浪荷载下的动态安全性。对于浮式风机，则深入探讨了系泊系统与底座运动的耦合对叶片尾流及发电机输出稳定性的影响。 第五章：海洋结构物的腐蚀防护与疲劳寿命管理 海洋环境的极端腐蚀性对结构的服役周期构成严重威胁。本章系统阐述了腐蚀控制策略。首先，详细介绍了牺牲阳极法、外加电流阴极保护（ICCP）系统的设计参数、电位监测与维护规程。 疲劳分析是结构寿命管理的关键。本章采用基于S-N曲线、应力范围的累积损伤理论，结合实际监测数据，进行结构全寿命周期的疲劳风险评估。讨论了超高周疲劳（VHCF）的特殊性，以及焊接缺陷对初始疲劳裂纹扩展的影响。内容还包括结构检测（NDT）技术，如超声波、射线检测在水下缺陷识别中的应用，以及修复技术，如水下焊接与结构补强工艺。 第六章：海洋结构物的建造、安装与运维技术 本章将理论设计转化为实际工程操作的桥梁。内容涵盖了预制、模块化建造技术（Modular Construction）的优化，以及重型起重运输过程中的应力控制。 安装技术方面，详尽分析了导管架的驳船驮载、浮运、竖立及铺管作业流程。针对深水浮式结构，重点介绍了系泊系统在水下的连接技术、大型设备的精确吊装与定位精度控制。运维部分，强调了结构健康监测（SHM）系统的集成，包括传感器网络部署、数据采集与处理流程，以及远程诊断与预测性维护（PdM）的应用，以最小化停机时间和维护成本。 第七章：新型材料与智能结构在海洋工程中的应用 本章展望了海洋工程的未来发展方向。探讨了高性能混凝土（HPC）在重力式基础中的应用，及其抗冲击性能的提升。重点分析了纤维增强复合材料（FRP）在耐腐蚀管线、系泊缆索以及结构后加固中的潜力。 智能结构方面，介绍了压电材料、光纤传感器（FBG）在结构应力、应变、裂纹监测中的集成应用。讨论了主动控制系统（如通过液舱注水或调整系泊力）在抑制结构共振、提高抗倒塌能力方面的作用。此外，还涵盖了3D打印技术在复杂连接件原型制造与快速修复领域的初步尝试与挑战。 结语： 本书基于严谨的工程科学原理，结合最新的行业标准与工程案例，力求构建一座理论深度与工程实践紧密结合的桥梁，为建设更安全、更经济、更可持续的海洋基础设施提供坚实的知识基础。
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