工程結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)方法

目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 研究背景與意義 3
1.2 工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論的發(fā)展演變 6
1.2.1 容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法 7
1.2.2 破損階段設(shè)計(jì)法 8
1.2.3 經(jīng)驗(yàn)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 8
1.2.4 基于可靠度的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法 8
1.2.5 基于性能的設(shè)計(jì)法 9
1.2.6 基于風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)法 10
1.2.7 全壽命設(shè)計(jì)法 10
1.3 工程結(jié)構(gòu)全壽命體系的構(gòu)建 12
1.3.1 全壽命成本分析 13
1.3.2 全壽命設(shè)計(jì) 14
1.3.3 全壽命評估 14
1.3.4 全壽命管理 14
1.4 工程結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)方法的研究現(xiàn)狀 15
1.4.1 國外的研究狀況 15
1.4.2 國內(nèi)的研究狀況 17
1.5 工程結(jié)構(gòu)可持續(xù)性的研究現(xiàn)狀 19
1.5.1 工程結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益 20
1.5.2 工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境影響 20
1.5.3 工程結(jié)構(gòu)的社會(huì)影響 21
1.6 本書的框架內(nèi)容 21
參考文獻(xiàn) 22
第2章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的基本概念 29
2.1 結(jié)構(gòu)的長期性能 31
2.1.1 長期性能的基本內(nèi)涵 31
2.1.2 長期性能的影響因素 31
2.1.3 長期性能的關(guān)鍵指標(biāo) 32
2.2 結(jié)構(gòu)的時(shí)變性能 32
2.2.1 作用效應(yīng)的時(shí)變性 32
2.2.2 結(jié)構(gòu)抗力的時(shí)變性 34
2.3 不確定性 35
2.3.1 事物的隨機(jī)性 35
2.3.2 事物的模糊性 35
2.3.3 事物知識(shí)的不完善性 35
2.3.4 全壽命分析中的不確定性 36
2.4 結(jié)構(gòu)的可靠性 36
2.5 結(jié)構(gòu)的可持續(xù)性 38
參考文獻(xiàn) 39
第3章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)理論框架 41
3.1 全壽命設(shè)計(jì)理論的目標(biāo)體系 43
3.1.1 核心目標(biāo)層次 44
3.1.2 綠色目標(biāo)層次 48
3.1.3 各指標(biāo)的關(guān)系 48
3.2 全壽命設(shè)計(jì)理論的基本內(nèi)容 49
3.2.1 按結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)核心目標(biāo)確定 50
3.2.2 按結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的時(shí)間階段確定 51
3.2.3 全壽命設(shè)計(jì)與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的聯(lián)系與區(qū)別 53
3.3 混凝土結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)理論框架 55
3.3.1 結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)指標(biāo)體系 55
3.3.2 結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的核心指標(biāo) 56
3.3.3 結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的綠色指標(biāo) 60
3.3.4 全壽命分層設(shè)計(jì)的思路 65
3.4 改進(jìn)的全壽命設(shè)計(jì)方法 66
3.4.1 改進(jìn)的全壽命設(shè)計(jì)理論指標(biāo)體系 66
3.4.2 結(jié)構(gòu)可靠性指標(biāo) 67
3.4.3 結(jié)構(gòu)全壽命可持續(xù)發(fā)展指標(biāo) 70
3.4.4 新舊全壽命設(shè)計(jì)理論體系的比較 72
3.4.5 結(jié)構(gòu)耐久性對安全性、適用性的影響 73
3.4.6 結(jié)構(gòu)耐久性對可持續(xù)發(fā)展指標(biāo)的影響 74
參考文獻(xiàn) 74
第4章 工程結(jié)構(gòu)全壽命使用壽命指標(biāo)分析方法 77
4.1 結(jié)構(gòu)使用壽命的定義、分類及作用 79
4.1.1 結(jié)構(gòu)使用壽命的定義及分類 79
4.1.2 不同階段使用壽命研究內(nèi)容 80
4.1.3 結(jié)構(gòu)使用壽命特點(diǎn) 81
4.1.4 結(jié)構(gòu)使用壽命的指導(dǎo)作用 81
4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命 82
4.2.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用壽命概念 82
4.2.2 設(shè)計(jì)使用壽命的確定 83
4.2.3 不同部件設(shè)計(jì)使用壽命及壽命匹配 86
4.3 基于使用壽命的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法 87
4.3.1 結(jié)構(gòu)基于使用壽命設(shè)計(jì)的概念和思路 88
4.3.2 結(jié)構(gòu)使用壽命動(dòng)態(tài)終結(jié)標(biāo)準(zhǔn) 90
4.3.3 結(jié)構(gòu)使用壽命預(yù)測 91
4.4 使用壽命設(shè)計(jì)與再設(shè)計(jì) 99
4.4.1 使用壽命設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 99
4.4.2 使用壽命設(shè)計(jì)(再設(shè)計(jì))步驟 99
參考文獻(xiàn) 101
第5章 工程結(jié)構(gòu)全壽命可靠性能指標(biāo)分析方法 103
5.1 結(jié)構(gòu)性能體系模型 106
5.1.1 性能體系模型框架 106
5.1.2 目標(biāo)要求及性能需求 107
5.1.3 結(jié)構(gòu)的作用水平及作用標(biāo)準(zhǔn) 107
5.1.4 結(jié)構(gòu)的性能水平及性能標(biāo)準(zhǔn) 119
5.1.5 結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)的性能指標(biāo) 126
5.1.6 結(jié)構(gòu)全壽命性能極限狀態(tài) 127
5.2 混凝土結(jié)構(gòu)全壽命抗彎承載力時(shí)變模型 129
5.2.1 混凝土內(nèi)鋼筋全壽命性能劣化的階段模型 129
5.2.2 混凝土結(jié)構(gòu)全壽命抗彎承載力時(shí)變分段模型 130
5.2.3 模型驗(yàn)證 141
5.3 結(jié)構(gòu)全壽命可靠性能分析 144
5.3.1 結(jié)構(gòu)可靠性能的時(shí)變性 144
5.3.2 時(shí)變可靠度分析的時(shí)間參數(shù) 147
5.3.3 時(shí)變可靠度分析的荷載模型 147
5.3.4 時(shí)變抗力的隨機(jī)過程模型 148
5.3.5 時(shí)變可靠度分析方法 152
5.3.6 動(dòng)態(tài)可靠度計(jì)算實(shí)例 153
5.4 基于耐久性的結(jié)構(gòu)全壽命可靠度設(shè)計(jì)方法 156
5.4.1 承載能力狀態(tài)的可靠度設(shè)計(jì)實(shí)用方法 157
5.4.2 適用狀態(tài)的可靠度設(shè)計(jì)實(shí)用方法 165
參考文獻(xiàn) 175
第6章 工程結(jié)構(gòu)全壽命經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析方法 179
6.1 經(jīng)濟(jì)分析的方法、基本參數(shù)及成本構(gòu)成 181
6.1.1 經(jīng)濟(jì)分析的基本方法 181
6.1.2 全壽命成本的構(gòu)成 182
6.1.3 全壽命經(jīng)濟(jì)分析中的參數(shù)確定 184
6.2 全壽命各階段的成本模型 186
6.2.1 全壽命各階段的成本影響 186
6.2.2 全壽命各階段的成本模型 187
6.3 全壽命成本模型 194
6.3.1 擬建結(jié)構(gòu)的全壽命成本模型 194
6.3.2 已建結(jié)構(gòu)的全壽命成本模型 195
6.4 管養(yǎng)措施的設(shè)置與成本預(yù)測 196
參考文獻(xiàn) 199
第7章 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價(jià)體系與可持續(xù)性 201
7.1 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價(jià)指標(biāo)的構(gòu)建 204
7.1.1 綠色評價(jià)指標(biāo)大類劃分 204
7.1.2 指標(biāo)分級 205
7.1.3 指標(biāo)類型 206
7.1.4 指標(biāo)權(quán)重 206
7.2 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價(jià)指標(biāo)的內(nèi)涵 207
7.2.1 區(qū)域環(huán)境指標(biāo) 208
7.2.2 用戶及社會(huì)滿意度指標(biāo) 209
7.2.3 全球環(huán)境指標(biāo) 210
7.2.4 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價(jià)的特殊性 211
7.2.5 沿海高速公路橋梁結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價(jià)指標(biāo)體系 211
7.3 全壽命環(huán)境指標(biāo)、社會(huì)指標(biāo)與全壽命成本的關(guān)系 213
7.4 基于可持續(xù)性的全壽命總成本模型 214
7.4.1 全壽命總成本 214
7.4.2 全壽命成本模型 215
7.4.3 基于可持續(xù)性的全壽命總成本模型 215
參考文獻(xiàn) 216
第8章 工程結(jié)構(gòu)全壽命環(huán)境影響與環(huán)境成本 219
8.1 現(xiàn)有的環(huán)境成本分析方法 221
8.2 工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境成本模型 222
8.2.1 環(huán)境成本的范圍 222
8.2.2 環(huán)境影響的貨幣化 223
8.2.3 包含環(huán)境成本的全壽命成本模型 226
8.3 包含環(huán)境成本的初始成本及結(jié)構(gòu)選型 228
8.4 包含環(huán)境成本的橋梁構(gòu)件全壽命成本分析 231
8.5 環(huán)境成本折現(xiàn)率 233
參考文獻(xiàn) 234
第9章 工程結(jié)構(gòu)全壽命社會(huì)影響與社會(huì)成本 239
9.1 現(xiàn)有的社會(huì)影響與社會(huì)成本類別 241
9.2 工程結(jié)構(gòu)的社會(huì)影響類別和社會(huì)成本 242
9.2.1 個(gè)人層面影響 243
9.2.2 社會(huì)層面影響 246
9.3 包含社會(huì)成本的全壽命成本模型 248
9.4 案例分析：包含社會(huì)成本的全壽命成本分析 248
9.4.1 結(jié)構(gòu)基本信息 248
9.4.2 劣化模型和維護(hù)方案 249
9.4.3 事故信息 251
9.4.4 劣化橋梁結(jié)構(gòu)包含社會(huì)成本的全壽命成本分析 252
9.4.5 社會(huì)成本折現(xiàn)率 258
參考文獻(xiàn) 259
第10章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)優(yōu)化與管理優(yōu)化 263
10.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠水平的優(yōu)化 265
10.1.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)的影響因素 265
10.1.2 考慮結(jié)構(gòu)不確定性的最優(yōu)可靠度 266
10.1.3 考慮全壽命成本的可靠度優(yōu)化 268
10.2 設(shè)計(jì)主要參數(shù)的控制及管理方法 272
10.2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)控制及管理方法 273
10.2.2 設(shè)計(jì)主要參數(shù)的初步識(shí)別及分類 274
10.2.3 設(shè)計(jì)參數(shù)控制及管理的實(shí)現(xiàn) 274
10.3 管理措施的可靠水平分析 277
10.3.1 實(shí)施管理措施的目標(biāo)可靠指標(biāo) 277
10.3.2 實(shí)施管理措施后的可靠水平 278
10.4 管理措施的實(shí)施方案優(yōu)化 279
10.4.1 管理措施的實(shí)施準(zhǔn)則 279
10.4.2 管理措施的具體決策 281
10.5 基于耐久性的設(shè)計(jì)與管理方案優(yōu)化 284
10.5.1 耐久性設(shè)計(jì)方案與結(jié)構(gòu)性能的關(guān)系 284
10.5.2 不采取維修策略時(shí)的耐久性設(shè)計(jì) 288
10.5.3 采取不同耐久性設(shè)計(jì)與維護(hù)方案時(shí)的經(jīng)濟(jì)分析 289
參考文獻(xiàn) 292
第11章 案例1：某大型跨海橋梁工程的全壽命設(shè)計(jì) 295
11.1 橋梁基本信息 297
11.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠水平的優(yōu)化 298
11.2.1 現(xiàn)行橋梁規(guī)范不適用性分析 299
11.2.2 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)全壽命設(shè)計(jì)目標(biāo)可靠指標(biāo)初定 303
11.2.3 正常使用極限狀態(tài)設(shè)計(jì)可變荷載系數(shù)的標(biāo)定 304
11.3 設(shè)計(jì)參數(shù)的控制分析 315
11.3.1 設(shè)計(jì)參數(shù)的主要控制對象識(shí)別 315
11.3.2 結(jié)構(gòu)的可靠度及敏感性分析 316
11.3.3 敏感性參數(shù)的范圍分析 322
11.3.4 參數(shù)控制分析結(jié)果及討論 328
參考文獻(xiàn) 328
第12章 案例2：某橋梁工程的全壽命成本 331
12.1 橋梁基本信息 333
12.2 橋梁劣化模型與壽命預(yù)測 335
12.2.1 橋梁耐久性檢測結(jié)果 335
12.2.2 初銹時(shí)間預(yù)測 338
12.2.3 銹脹開裂時(shí)間預(yù)測 340
12.3 維護(hù)方案及維護(hù)成本 341
12.3.1 維護(hù)方案一 342
12.3.2 維護(hù)方案二 350
12.4 全壽命總成本分析 357
12.4.1 階段成本 357
12.4.2 全壽命總成本分析 359
12.4.3 不確定性分析 362
12.5 基于效用理論的工程決策 364
參考文獻(xiàn) 367
第13章 工程結(jié)構(gòu)全壽命總成本計(jì)算軟件 369
13.1 軟件開發(fā)背景 371
13.2 軟件設(shè)計(jì)要求 371
13.3 軟件計(jì)算流程 372
13.4 軟件界面展示 377
13.5 軟件特點(diǎn)與優(yōu)勢 382
索引 384
CONTENTS
Preface
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Research Background and Signif