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基于计算机辅助的桥梁倒塌事故分析

作者:陆新征、许镇、黄盛楠
定价:58
印次:1-1
ISBN:9787302387251
出版日期:2015.02.01
印刷日期:2015.01.27

桥梁是交通生命线的咽喉工程。然而,近些年来国内外桥梁倒塌事故屡见不鲜。桥梁倒塌不仅会造成交通阻断,产生巨大的经济损失,而且还会危及人民生命安全,带来严重的社会负面效应。 为科学、高效地分析桥梁倒塌事故的原因,本书提供了一套基于计算机辅助的技术方案。一方面,通过建立精细化的有限元模型,识别了桥梁倒塌的关键区域,并实现了桥梁倒塌过程的全过程模拟,揭示了事故的内在力学机理;另一方面,通过虚拟现实技术,建立具有真实感的桥梁倒塌现场的三维场景,并基于有限元分析结果再现了桥梁倒塌过程,为辅助事故调查提供了有力支持。此外,本书还提供了多个桥梁倒塌分析的算例,可供读者更好地掌握书中的技术内容。 本书可供广大桥梁专业人员及科研人员、研究生在桥梁事故分析、桥梁倒塌模拟中使用,也为桥梁的安全设计提供参考。

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前言 国内外近年来发生大量桥梁倒塌事故,造成严重的人员伤亡和社会经济财产损失。科学、规范、准确地调查桥梁倒塌事故原因,认定事故责任,消除安全隐患,对国家建设、经济运行、社会安定具有非常重要的意义,应当得到充分的重视和研究。 然而,实际桥梁结构倒塌的严重事故,势必是多种不确定因素共同作用的结果。一方面,一些影响因素存在着较大的离散性和不确定性,需要大量的、反复的、独立的对比分析,确定其敏感度;另一方面,一些重要数据和信息会因为结构的彻底破坏而灭失,需要重现事故发生过程,分析结构残骸来推断。因此,桥梁倒塌事故调查必须依赖计算机模拟。 为此,本书提出了一套基于计算机辅助的桥梁倒塌事故分析方法。基于有限元模拟技术,提出了桥梁结构易损性评价方法和倒塌全过程模拟方法,对石拱桥、钢筋混凝土拱桥、斜拉桥等倒塌算例进行了分析。并且,提出了基于物理引擎的桥梁倒塌中碎块模拟方法,以及基于GPU(图形处理器)的场景高性能渲染技术,具有真实感地还原了桥梁倒塌的全过程,为辅助事故调查提供了技术支持。 本书第1章由陆新征、许镇和黄盛楠共同完成,第2~5章由黄盛楠和陆新征共同完成,第6~9章由许镇和陆新征共同完成。全书最后由陆新征负责整理。 此外,特别感谢交通运输部交通运输建设重大科技专项,国家自然科学基金对本书所涉及的科研工作的支持。 由于作者水平所限,疏漏和错误之处在所难免,恳请读者批评指正。 作者 2014年12月

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    第1章桥梁倒塌事故分析概述1

    1.1国内外的桥梁倒塌事故1

    1.1.1国内桥梁倒塌事故1

    1.1.2国外桥梁倒塌事故7

    1.2基于计算机辅助工程的事故分析思路9

    参考文献11

    第2章结构易损性分析方法13

    2.1现有重要性评价指标综述13

    2.1.1与荷载作用无关的评价方法14

    2.1.2与荷载作用相关的评价方法15

    2.1.3结构构件重要性评价方法的要求16

    2.2结构重要性评价的概念与经验16

    2.2.1基本概念16

    2.2.2工程经验17

    2.3广义结构刚度17

    2.4基于结构广义刚度的重要性指标18

    2.4.1构件的重要性确定18

    2.4.2子结构的重要性指标19

    2.4.3节点的重要性确定19

    2.5结构冗余度指标及结构整体属性指标19

    2.5.1结构冗余度指标19

    2.5.2结构其他整体属性指标20

    2.6重要性评价算例21

    2.6.1重力荷载下的构件重要层次与整体结构属性22

    2.6.2水平荷载下的构件重要层次与整体结构属性25

    2.7拆除构件法与刚度折减法的关系27

    2.7.1算例参数27

    2.7.2重要性指标变换公式的建议28

    2.8小结30

    参考文献31

    第3章石拱桥事故倒塌模拟和易损性分析32

    3.1拱桥结构的易损点分析32

    3.1.1石拱桥32

    3.1.2上承式混凝土拱桥32

    3.1.3中承式混凝土拱桥33

    3.1.4系杆(下承式)混凝土拱桥33

    3.2石拱桥倒塌数值模拟方法33

    3.2.1背景资料33

    3.2.2有限元模型的建立34

    3.2.3材料参数取值35

    3....

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