工程結(jié)構(gòu)全壽命設計方法

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)設計理論的發(fā)展演變 6
1.2.1 容許應力設計法 7
1.2.2 破損階段設計法 8
1.2.3 經(jīng)驗極限狀態(tài)設計法 8
1.2.4 基于可靠度的極限狀態(tài)設計法 8
1.2.5 基于性能的設計法 9
1.2.6 基于風險的設計法 10
1.2.7 全壽命設計法 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 全壽命設計 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)全壽命設計方法的研究現(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)的社會影響 21
1.6 本書的框架內(nèi)容 21
參考文獻 22
第2章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設計的基本概念 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 長期性能的關鍵指標 32
2.2 結(jié)構(gòu)的時變性能 32
2.2.1 作用效應的時變性 32
2.2.2 結(jié)構(gòu)抗力的時變性 34
2.3 不確定性 35
2.3.1 事物的隨機性 35
2.3.2 事物的模糊性 35
2.3.3 事物知識的不完善性 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 39
第3章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設計理論框架 41
3.1 全壽命設計理論的目標體系 43
3.1.1 核心目標層次 44
3.1.2 綠色目標層次 48
3.1.3 各指標的關系 48
3.2 全壽命設計理論的基本內(nèi)容 49
3.2.1 按結(jié)構(gòu)全壽命設計核心目標確定 50
3.2.2 按結(jié)構(gòu)全壽命設計的時間階段確定 51
3.2.3 全壽命設計與現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設計的聯(lián)系與區(qū)別 53
3.3 混凝土結(jié)構(gòu)全壽命設計理論框架 55
3.3.1 結(jié)構(gòu)全壽命設計指標體系 55
3.3.2 結(jié)構(gòu)全壽命設計的核心指標 56
3.3.3 結(jié)構(gòu)全壽命設計的綠色指標 60
3.3.4 全壽命分層設計的思路 65
3.4 改進的全壽命設計方法 66
3.4.1 改進的全壽命設計理論指標體系 66
3.4.2 結(jié)構(gòu)可靠性指標 67
3.4.3 結(jié)構(gòu)全壽命可持續(xù)發(fā)展指標 70
3.4.4 新舊全壽命設計理論體系的比較 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)展指標的影響 74
參考文獻 74
第4章 工程結(jié)構(gòu)全壽命使用壽命指標分析方法 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 81
4.1.4 結(jié)構(gòu)使用壽命的指導作用 81
4.2 結(jié)構(gòu)設計使用壽命 82
4.2.1 結(jié)構(gòu)設計使用壽命概念 82
4.2.2 設計使用壽命的確定 83
4.2.3 不同部件設計使用壽命及壽命匹配 86
4.3 基于使用壽命的結(jié)構(gòu)設計方法 87
4.3.1 結(jié)構(gòu)基于使用壽命設計的概念和思路 88
4.3.2 結(jié)構(gòu)使用壽命動態(tài)終結(jié)標準 90
4.3.3 結(jié)構(gòu)使用壽命預測 91
4.4 使用壽命設計與再設計 99
4.4.1 使用壽命設計基礎 99
4.4.2 使用壽命設計(再設計)步驟 99
參考文獻 101
第5章 工程結(jié)構(gòu)全壽命可靠性能指標分析方法 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 目標要求及性能需求 107
5.1.3 結(jié)構(gòu)的作用水平及作用標準 107
5.1.4 結(jié)構(gòu)的性能水平及性能標準 119
5.1.5 結(jié)構(gòu)全壽命設計的性能指標 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變分段模型 130
5.2.3 模型驗證 141
5.3 結(jié)構(gòu)全壽命可靠性能分析 144
5.3.1 結(jié)構(gòu)可靠性能的時變性 144
5.3.2 時變可靠度分析的時間參數(shù) 147
5.3.3 時變可靠度分析的荷載模型 147
5.3.4 時變抗力的隨機過程模型 148
5.3.5 時變可靠度分析方法 152
5.3.6 動態(tài)可靠度計算實例 153
5.4 基于耐久性的結(jié)構(gòu)全壽命可靠度設計方法 156
5.4.1 承載能力狀態(tài)的可靠度設計實用方法 157
5.4.2 適用狀態(tài)的可靠度設計實用方法 165
參考文獻 175
第6章 工程結(jié)構(gòu)全壽命經(jīng)濟指標分析方法 179
6.1 經(jīng)濟分析的方法、基本參數(shù)及成本構(gòu)成 181
6.1.1 經(jīng)濟分析的基本方法 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)措施的設置與成本預測 196
參考文獻 199
第7章 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價體系與可持續(xù)性 201
7.1 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價指標的構(gòu)建 204
7.1.1 綠色評價指標大類劃分 204
7.1.2 指標分級 205
7.1.3 指標類型 206
7.1.4 指標權重 206
7.2 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價指標的內(nèi)涵 207
7.2.1 區(qū)域環(huán)境指標 208
7.2.2 用戶及社會滿意度指標 209
7.2.3 全球環(huán)境指標 210
7.2.4 工程結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價的特殊性 211
7.2.5 沿海高速公路橋梁結(jié)構(gòu)全壽命綠色評價指標體系 211
7.3 全壽命環(huán)境指標、社會指標與全壽命成本的關系 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 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 234
第9章 工程結(jié)構(gòu)全壽命社會影響與社會成本 239
9.1 現(xiàn)有的社會影響與社會成本類別 241
9.2 工程結(jié)構(gòu)的社會影響類別和社會成本 242
9.2.1 個人層面影響 243
9.2.2 社會層面影響 246
9.3 包含社會成本的全壽命成本模型 248
9.4 案例分析：包含社會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)包含社會成本的全壽命成本分析 252
9.4.5 社會成本折現(xiàn)率 258
參考文獻 259
第10章 工程結(jié)構(gòu)全壽命設計優(yōu)化與管理優(yōu)化 263
10.1 設計目標可靠水平的優(yōu)化 265
10.1.1 設計目標可靠指標的影響因素 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 設計主要參數(shù)的控制及管理方法 272
10.2.1 設計參數(shù)控制及管理方法 273
10.2.2 設計主要參數(shù)的初步識別及分類 274
10.2.3 設計參數(shù)控制及管理的實現(xiàn) 274
10.3 管理措施的可靠水平分析 277
10.3.1 實施管理措施的目標可靠指標 277
10.3.2 實施管理措施后的可靠水平 278
10.4 管理措施的實施方案優(yōu)化 279
10.4.1 管理措施的實施準則 279
10.4.2 管理措施的具體決策 281
10.5 基于耐久性的設計與管理方案優(yōu)化 284
10.5.1 耐久性設計方案與結(jié)構(gòu)性能的關系 284
10.5.2 不采取維修策略時的耐久性設計 288
10.5.3 采取不同耐久性設計與維護方案時的經(jīng)濟分析 289
參考文獻 292
第11章 案例1：某大型跨海橋梁工程的全壽命設計 295
11.1 橋梁基本信息 297
11.2 設計目標可靠水平的優(yōu)化 298
11.2.1 現(xiàn)行橋梁規(guī)范不適用性分析 299
11.2.2 基礎結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)全壽命設計目標可靠指標初定 303
11.2.3 正常使用極限狀態(tài)設計可變荷載系數(shù)的標定 304
11.3 設計參數(shù)的控制分析 315
11.3.1 設計參數(shù)的主要控制對象識別 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 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測 335
12.2.1 橋梁耐久性檢測結(jié)果 335
12.2.2 初銹時間預測 338
12.2.3 銹脹開裂時間預測 340
12.3 維護方案及維護成本 341
12.3.1 維護方案一 342
12.3.2 維護方案二 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 367
第13章 工程結(jié)構(gòu)全壽命總成本計算軟件 369
13.1 軟件開發(fā)背景 371
13.2 軟件設計要求 371
13.3 軟件計算流程 372
13.4 軟件界面展示 377
13.5 軟件特點與優(yōu)勢 382
索引 384
CONTENTS
Preface
Chapter 1 Introduction 1
1.1 Research Background and Signif