基于給定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計過程

前言

　　20世紀(jì)90年代后期，歐美等發(fā)達(dá)國家在二戰(zhàn)結(jié)束后大量修建的基礎(chǔ)設(shè)施在使用了四十余年后，逐漸進(jìn)入了養(yǎng)護(hù)維修的高峰期。除了數(shù)額驚人的維護(hù)經(jīng)費(fèi)讓政府難以負(fù)擔(dān)以外，養(yǎng)護(hù)維修工作對交通正常運(yùn)營的影響更是造成了巨額間接損失，也使管理部門承擔(dān)了巨大的輿論壓力。這一問題在橋梁工程領(lǐng)域中尤其嚴(yán)重，迅速引起了橋梁工程領(lǐng)域的重視，并從設(shè)計、養(yǎng)護(hù)、檢測、維修等多方面開展了研究工作。　　起初，基于傳統(tǒng)的研究思路和現(xiàn)有的大量研究成果，材料和結(jié)構(gòu)的耐久性問題迅速成為研究熱點；然而，這種完全從工程技術(shù)角度出發(fā)的思路似乎不能對面臨的問題給出直接的、足夠令人滿意的答案。除了解釋橋梁結(jié)構(gòu)退化與損傷的原因外，并不能直接對緩解管養(yǎng)壓力等問題給出可以實施的答案。

內(nèi)容概要

　　《基于給定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計過程》是作者及其帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊經(jīng)過五年多的研究成果，綜合了多名博士和碩士生的論文研究成果，可供橋梁設(shè)計人員和大專院校有關(guān)師生及相關(guān)人員參考。工程全壽命方法在設(shè)計過程中體現(xiàn)為給定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計?！痘诮o定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計過程》介紹了基于給定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計過程。首先介紹了橋梁壽命周期理論及設(shè)計內(nèi)容；然后介紹了給定壽命設(shè)計的五個基本設(shè)計過程，包括橋梁及典型構(gòu)件的壽命給定策略和方法、橋梁造型設(shè)計過程和質(zhì)量評價方法、橋梁性能設(shè)計內(nèi)容和方法、橋梁工程可持續(xù)性原理和生態(tài)設(shè)計、橋梁管養(yǎng)策略及其設(shè)計過程；最后介紹了在設(shè)計過程中需要使用的兩個決策方法，即壽命周期成本分析決策和風(fēng)險決策方法。為幫助讀者理解要點概念和過程，《基于給定結(jié)構(gòu)壽命的橋梁設(shè)計過程》附有許多示例和圖表。

作者簡介

　　陳艾榮，教授、博士生導(dǎo)師，所屬研究室：橋梁設(shè)計方法與過程研究室?！　≈饕温毥?jīng)歷（包括國內(nèi)外）1994.01-1995.12同濟(jì)大學(xué)博士后；1996.01-1996.09同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系副教授；1996.10-1997.10德國斯圖加特大學(xué)第二結(jié)構(gòu)設(shè)計所訪問學(xué)者；1997.12-1999.06同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系副教授；1999.07-2006.06同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系教授，副系主任（主持工作），系主任，1999年被審定為博士生導(dǎo)師；2006.06-至今土木工程學(xué)院副院長?！　≈饕芯款I(lǐng)域：橋梁全壽命設(shè)計理論；工程風(fēng)險與保險；橋梁造型設(shè)計方法與美學(xué)評價；極端作用下的橋梁設(shè)計方法及安全評估；橋梁概念設(shè)計；橋梁風(fēng)荷載及數(shù)值風(fēng)工程。

書籍目錄

第1章 橋梁壽命周期理論及其設(shè)計過程1.1 典型的橋梁壽命周期過程1.2 橋梁壽命周期總體需求1.3 橋梁壽命周期設(shè)計內(nèi)容1.3.1 壽命給定1.3.2 造型設(shè)計1.3.3 性能設(shè)計1.3.4 生態(tài)設(shè)計1.3.5 管養(yǎng)設(shè)計1.4 橋梁壽命周期決策方法1.4.1 成本分析1.4.2 風(fēng)險評估1.5 橋梁壽命周期總體設(shè)計過程第2章 橋梁及典型構(gòu)件壽命給定2.1 橋梁使用壽命的概念2.1.1 現(xiàn)行規(guī)范中的結(jié)構(gòu)壽命定義2.1.2 橋梁壽命相關(guān)概念2.1.3 橋梁及構(gòu)件使用壽命的終結(jié)準(zhǔn)則2.1.4 橋梁及構(gòu)件實際使用壽命綜述2.2 設(shè)計使用壽命和實際使用壽命2.3 橋梁和構(gòu)件壽命給定總體策略2.4 橋梁整體設(shè)計使用壽命給定2.4.1 橋梁整體設(shè)計使用壽命確定的原則和目標(biāo)2.4.2 橋梁整體實際使用壽命的終結(jié)2.4.3 橋梁整體建議設(shè)計使用壽命2.4.4 橋梁整體設(shè)計使用壽命確定2.5 橋梁構(gòu)件設(shè)計使用壽命給定2.5.1 橋梁構(gòu)件設(shè)計使用壽命確定的原則和目標(biāo)2.5.2 橋梁構(gòu)件實際使用壽命的終結(jié)2.5.3 橋梁典型構(gòu)件類型劃分2.5.4 橋梁典型構(gòu)件建議給定設(shè)計壽命2.5.5 橋梁典型構(gòu)件建議給定設(shè)計壽命的修正2.6 設(shè)計使用壽命給定過程第3章 橋梁造型設(shè)計及質(zhì)量評價3.1 橋梁造型設(shè)計研究概況3.2 橋梁造型相關(guān)研究基本體系3.3 橋梁造型設(shè)計方法3.3.1 造型設(shè)計內(nèi)容3.3.2 造型設(shè)計原理3.3.3 造型設(shè)計基本方法3.4 橋梁造型質(zhì)量評價3.5 給定壽命的橋梁造型設(shè)計過程第4章 橋梁性能設(shè)計內(nèi)容及設(shè)計方法4.1 壽命周期性能設(shè)計總體內(nèi)容4.1.1 安全性能設(shè)計4.1.2 使用性能設(shè)計4.1.3 耐久性能設(shè)計4.1.4 疲勞陸能設(shè)計4.2 基于陸能的設(shè)計方法基本原理4.3 基于陸能的設(shè)計方法總體表達(dá)4.3.1 性能設(shè)計內(nèi)容4.3.2 基本概念體系4.3.3 性能設(shè)計總體過程第5章 橋梁耐久性能設(shè)計過程5.1 耐久性能問題及其研究綜述5.1.1 壽命周期設(shè)計和耐久性能5.1.2 耐久性能定義5.1.3 耐久性能設(shè)計內(nèi)容5.2 耐久性能設(shè)計過程5.2.1 耐久性能極限狀態(tài)5.2.2 環(huán)境作用機(jī)理確定5.2.3 構(gòu)件侵蝕程度評估5.2.4 構(gòu)件防護(hù)水平措施5.2.5 耐久性能設(shè)計過程5.3 耐久性能優(yōu)化設(shè)計建議5.3.1 結(jié)構(gòu)體系設(shè)計建議5.3.2 防水系統(tǒng)設(shè)計建議5.3.3 伸縮縫構(gòu)造設(shè)計建議5.3.4 支座構(gòu)造設(shè)計建議5.3.5 可施工性構(gòu)造設(shè)計建議第6章 橋梁工程可持續(xù)性原理和生態(tài)設(shè)計6.1 橋梁生態(tài)設(shè)計研究概況6.2 橋梁生態(tài)設(shè)計的內(nèi)涵6.2.1 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展6.2.2 傳統(tǒng)設(shè)計與生態(tài)設(shè)計6.3 橋梁壽命周期生態(tài)設(shè)計6.3.1 橋梁環(huán)境友好設(shè)計6.3.2 橋梁再利用設(shè)計6.3.3 橋梁生物友好設(shè)計6.4 橋梁生命周期生態(tài)評價6.5 橋梁壽命周期生態(tài)設(shè)計過程第7章 橋梁管養(yǎng)策略及其設(shè)計過程7.1 壽命周期管養(yǎng)研究綜述7.2 橋梁壽命周期管養(yǎng)內(nèi)容與技術(shù)7.2.1 橋梁管養(yǎng)工作內(nèi)容7.2.2 橋梁檢測技術(shù)7.3 橋梁管養(yǎng)工作效力及策略優(yōu)化7.3.1 管養(yǎng)工作效力概念模型7.3.2 管養(yǎng)工作策略優(yōu)化7.3.3 管養(yǎng)工作策略優(yōu)化過程7.4 壽命周期管養(yǎng)設(shè)計內(nèi)容7.4.1 管養(yǎng)要求設(shè)計7.4.2 管養(yǎng)構(gòu)造設(shè)計7.4.3 管養(yǎng)規(guī)劃設(shè)計7.5 壽命周期管養(yǎng)設(shè)計過程第8章 橋梁壽命周期成本分析及決策8.1 壽命周期成本分析研究綜述8.2 壽命周期成本分析的經(jīng)濟(jì)學(xué)基礎(chǔ)8.2.1 貨幣的時間價值8.2.2 利率的計算形式8.2.3 基本的平衡方法8.2.4 通貨膨脹8.3 壽命周期成本分析概念8.4 壽命周期成本構(gòu)成與分析8.4.1 機(jī)構(gòu)成本8.4.2 用戶成本8.4.3 易損性成本8.4.4 環(huán)境成本8.4.5 橋梁壽命周期成本8.4.6 壽命周期成本分析流程8.5 基于成本分析的決策方法第9章 橋梁工程風(fēng)險評估和決策9.1 橋梁風(fēng)險評估研究概述9.2 橋梁工程風(fēng)險和風(fēng)險評估9.2.1 橋梁壽命周期中的風(fēng)險9.2.2 橋梁工程風(fēng)險的定義9.3 橋梁風(fēng)險評估基本模型和原理9.3.1 橋梁風(fēng)險損失量測9.3.2 橋梁風(fēng)險概率量測9.3.3 橋梁風(fēng)險評價和決策9.4 橋梁風(fēng)險評估基本過程9.5 典型橋梁風(fēng)險評估問題附錄A 基于給定壽命的橋梁設(shè)計過程指南附錄B 常用構(gòu)件建議設(shè)計使用壽命的修正方法參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　1.3 橋梁壽命周期設(shè)計內(nèi)容　　橋梁壽命周期設(shè)計是將上述四種需求細(xì)化為具體指標(biāo)、構(gòu)思設(shè)計方案，并對各種需求的滿足程度進(jìn)行檢驗的過程，具體的工作內(nèi)容包括：壽命給定、造型設(shè)計、性能設(shè)計、生態(tài)設(shè)計和管養(yǎng)設(shè)計等。　　1.3.1 壽命給定　　給定結(jié)構(gòu)壽命是壽命周期設(shè)計與傳統(tǒng)設(shè)計最為重要的區(qū)別。雖然在傳統(tǒng)設(shè)計規(guī)范中也有對結(jié)構(gòu)使用時間的規(guī)定，但在具體的條文和設(shè)計要求中幾乎沒有直接反映針對使用壽命的特殊要求。在給定壽命的設(shè)計過程中，給定的結(jié)構(gòu)壽命將是后續(xù)設(shè)計內(nèi)容的起點，是最為重要的設(shè)計參數(shù)之一?！　蛄涸O(shè)計人員需要與業(yè)主合作，根據(jù)業(yè)主與用戶對橋梁使用壽命需求，確定橋梁設(shè)計壽命的目標(biāo)，將橋梁的各構(gòu)件分成不同的目標(biāo)使用壽命類別。這些區(qū)分將影響在設(shè)計使用壽命周期內(nèi)各構(gòu)件必須更換的次數(shù)以及管養(yǎng)方法。在不同的給定壽命下，橋梁壽命周期成本不同，這將是進(jìn)行成本優(yōu)化的重要依據(jù)。　　在基礎(chǔ)研究方面，常規(guī)構(gòu)件的合理設(shè)計壽命是給定壽命設(shè)計理論重要的組成部分。主要是通過對在役橋梁（構(gòu)件）性態(tài)的觀察、分析、模擬、預(yù)測，對其壽命周期性能變化過程進(jìn)行科學(xué)描述，并結(jié)合給定壽命設(shè)計的基本要求，給出建議的壽命范圍，供設(shè)計取用。需要指出的是，在給定壽命的設(shè)計過程中，由于考慮問題的范圍和決策時間域大大拓展，因此決策問題也將異常困難。針對具體的橋梁，其給定壽命將是一個由設(shè)計人員進(jìn)行調(diào)查、分析、研究后確定的設(shè)計參數(shù)，如同常規(guī)設(shè)計中的梁的尺寸或斜拉索的索力。基礎(chǔ)研究得到的結(jié)果推薦或給定壽命建議值僅供設(shè)計人員參考。如果對所有的類似構(gòu)件都給定相同的壽命而忽略具體的使用條件和結(jié)構(gòu)特征，則進(jìn)行給定壽命設(shè)計的意義也將失之過半。

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