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出版者:Routledge

作者:Mondorf, Paul

出品人:

页数:1008

译者:

出版时间:2006-11

价格:$ 338.94

装帧:HRD

isbn号码:9780415393621

丛书系列:

图书标签:

• 桥梁工程
• 混凝土桥
• 结构工程
• 桥梁设计
• 桥梁施工
• 桥梁维护
• 桥梁检测
• 耐久性
• 桥梁力学
• 桥梁材料

城市脉络的交响：现代桥梁结构与可持续发展的前沿探索 导言：穿越时空的工程奇迹 人类文明的进步史，在很大程度上也是一部桥梁的建造史。从古代的石拱到现代的钢筋混凝土，再到如今的预应力与斜拉技术，桥梁不仅是连接两点的物理构筑，更是社会经济发展、技术革新的里程碑。本书将目光投向一个宏大而具体的领域——现代桥梁结构体系的创新与应用，深入剖析在当代工程挑战下，工程师们如何运用前沿理论和先进材料，构建出既能承载巨大荷载，又能在视觉上与环境和谐共存的工程艺术品。 本书的核心关注点在于超越传统的材料与构造范式，聚焦于那些定义了二十一世纪基础设施标准的新型桥梁设计、施工技术及其全生命周期的管理策略。我们不探讨特定类型的桥梁（如预应力混凝土箱梁桥或连续梁桥的细部设计），而是着重于结构体系的集成创新、数字化建造流程的革新，以及面对气候变化与城市化进程下的韧性设计。 --- 第一部分：新材料与智能结构的革命性突破 本部分将系统梳理近二十年来在桥梁工程领域中引发颠覆性变革的关键材料科学进展和结构智能化的前沿探索。 第一章：高性能与超高性能混凝土（HPC/UHPC）在桥梁中的应用深度解析 传统的混凝土配比已无法满足超大跨度、极端荷载或复杂环境下的结构需求。本章将详细阐述UHPC材料的微观机理，包括其极高的抗压强度、优异的抗裂性能以及卓越的耐久性（尤其是在抗氯离子渗透和抗冻融循环方面的表现）。我们将深入分析UHPC如何改变桥面板、护栏、连接节点乃至整体箱梁的受力模型，并展示其在预制构件标准化生产中的潜力。重点讨论UHPC的韧性化设计，即如何通过纤维增强来赋予材料延展性，从而提高结构的安全冗余度。 第二章：轻量化与高强度金属材料的精细化应用 现代桥梁对自重的控制越来越苛刻，特别是在提升跨越能力和抗震性能方面。本章将探讨新型高强度钢材（如耐候钢的升级版本、马氏体相变钢）在主梁和斜拉索系统中的具体应用案例。更进一步，我们将介绍轻质合金（如铝合金）在人行桥、景观桥以及快速更换系统中的应用，并讨论其与传统钢材的焊接、防腐蚀处理技术的协同策略。 第三章：传感器技术与结构健康监测（SHM）的深度融合 “智能桥梁”的概念不再是遥远的设想，而是正在落地的工程实践。本章聚焦于桥梁的实时状态感知能力。我们将详细介绍光纤布拉格光栅（FBG）传感器、压电材料传感器以及无线传感器网络在桥梁应力、位移、振动和腐蚀监测中的集成方案。关键在于如何从海量数据中提取有意义的工程信息，建立从“事后维修”到“预测性维护”的转变模型。讨论的重点包括数据处理的算法优化、能源自持供电系统在偏远桥梁的应用，以及如何将SHM数据反馈至设计和施工环节，形成闭环优化。 --- 第二部分：复杂几何与跨域集成的高级结构体系 本部分将跨越传统的梁桥范畴，专注于那些应对复杂地形、需要多学科交叉设计的宏大结构形式。 第四章：超大跨度桥梁的空气动力学稳定与耦合分析 对于超过1000米或2000米级的悬索桥和斜拉桥，气动弹性稳定性是设计的首要制约因素。本章将深入解析风洞试验的最新进展，以及计算流体力学（CFD）在模拟极端气象条件（如涡流脱落、颤振、抖振）中的精确性提升。重点讨论“钝化设计”和主动气动控制系统的研究方向，例如如何通过调整桥面横截面形状或安装导流板来优化气动性能，确保结构在服役期间的绝对安全。 第五章：复杂地质条件下的基础设计与动力响应 桥梁的稳定性始于其与地基的相互作用。本部分将探讨在软土、岩溶或地震活跃带等复杂地质条件下的深层基础设计策略，包括大型沉箱基础、桩筏基础的优化。更关键的是，本章将引入“土-结构-风/地震”的多场耦合动力分析方法，特别是如何模拟非线性地基对桥梁整体抗震性能的影响，以及如何利用隔震与消能减震技术来保护核心墩柱结构。 第六章：模块化、预制化与装配式建造的效率革命 面向快速城市化和劳动力成本上升的挑战，装配式桥梁是必然趋势。本章不谈单一预制构件的生产，而是探讨全流程的模块化设计与现场快速装配技术。研究内容包括：高精度对接技术的开发（如干接缝技术、新型高强度螺栓连接件）、工厂化生产的质量控制标准，以及如何利用先进的起重和架设装备（如顶推法、缆索吊装法）实现复杂结构在交通繁忙区域的“夜间零干扰”安装。 --- 第三部分：可持续性、韧性与全生命周期管理 本部分将视角从结构本身扩展到其在社会经济系统中的角色，探讨桥梁工程的未来方向——环境友好与持久韧性。 第七章：桥梁设计的低碳化路径与循环经济 基础设施工程是碳排放大户。本章系统分析桥梁全生命周期（从原材料开采、运输、建造到最终拆除）的碳足迹评估方法。探讨如何通过替代性胶凝材料（如地聚合物）、再生骨料的使用以及设计优化来显著减少“隐含碳”。核心在于提出“碳中和桥梁”的设计原则，并探讨模块化设计对未来结构再利用的促进作用。 第八章：城市基础设施的韧性规划与适应性设计 面对气候变化带来的极端天气（洪水、强风、海平面上升），桥梁必须具备更强的“韧性”。本章定义了工程韧性的量化指标，并探讨如何将冗余设计融入功能性结构（如提升关键承载构件的防护等级、提高桥面净空高度）。讨论的重点是“适应性设计”，即桥梁结构在初始设计时就预留了未来升级或加固的接口，以便随着荷载需求或环境标准的提高能够经济、高效地进行适应性改造，而非完全重建。 第九章：基于数字孪生的桥梁资产管理（AIM） 资产管理正在从定期的巡检转向基于数字模型的实时预测。本章介绍如何整合BIM（建筑信息模型）、物联网（IoT）数据和历史维修记录，构建桥梁的数字孪生体。重点在于展示如何利用该模型进行基于性能的评估（Performance-Based Evaluation），模拟老化效应、预测疲劳寿命，并优化维修资源配置，确保基础设施在最小化维护成本的前提下，实现最长久的服务年限。 --- 结论：通往未来交通基础设施的蓝图 本书的最终目的，是为结构工程师、规划师和政策制定者提供一个全面的视野，理解现代桥梁工程如何从一门相对经验化的学科，蜕变为一门高度依赖跨学科知识（材料科学、信息技术、环境工程）的系统集成工程。我们相信，未来的桥梁不仅是坚固的，更是智能的、绿色的和可适应的。通过对这些前沿领域的深入探讨，我们旨在描绘出一幅通往更安全、更高效、更可持续的城市交通基础设施的清晰蓝图。

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解答了我不少疑问。

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