地下空间结构耦合防护理论与抗爆震数值模拟 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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吕祥锋，潘一山，李显峰，冯春 著

图书标签:

• 地下工程
• 结构防护
• 抗爆
• 抗震
• 数值模拟
• 耦合分析
• 安全工程
• 土木工程
• 岩土工程
• 防护结构

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030451675

版次：1

商品编码：11748294

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-07-01

页数：108

正文语种：中文

编辑推荐

适读人群 ：本书可供土木建筑工程、岩土工程、地下工程与隧道等专业的科研人员、设计和施工人员，以及高等院校的教师、研究生、本科生等参考。
《地下空间结构耦合防护理论与抗爆震数值模拟》可供土木建筑工程、岩土工程、地下工程与隧道等专业的科研人员、设计和施工人员，以及高等院校的教师、研究生、本科生等参考。

内容简介

地下工程建设规模逐渐增加，地震灾害和国际暴恐形势日加严重，然而地下空间结构抗爆震安全防护一直未得到合理解决。《地下空间结构耦合防护理论与抗爆震数值模拟》针对地下空间结构安全防护控制难题，通过实验研究、理论分析和数值模拟的研究方法，从刚-柔耦合理论出发，导致窜流的主要因素，通过实验研究、理论建模和数值模拟的方法，从渗流-损伤耦合理论出发，建立了刚-柔耦合防护吸能模型，提出了刚-柔-刚耦合防护方法，研发了混凝土外衬抗爆震结构，给出了地下生存空间结构抗爆震控制对策。研究成果对于提高地下空间结构防护安全及生命线工程减灾水平等具有重要的理论意义和应用价值。

目录

第1章 地下空间结构安全防护研究现状
1.1 结构防护抗爆震理论研究现状
1.2 结构防护抗爆震试验研究现状
1.3 爆炸应力波作用防护结构数值模拟研究现状
1.4 地下空间工程耦合防护技术研究现状

第2章 刚-柔耦合防护力学模型
2.1 柔性让位吸能原理
2.2 R-F-R防护结构力学模型
2.3 R-F-R结构应力波传播与转移特征
2.4 R-F-R结构模型力学机理
2.5 R-F-R结构能量耗散机理

第3章 R-F-R防护结构抗爆震理论
3.1 R-F-R理论模型
3.2 控制方程
3.3 应力波在R-F-R结构中传播分析
3.4 R-F-R结构衰减应力波实例计算
3.5 R-F-R防护结构抗爆震分析

第4章 多孔金属材料动态力学特性研究
4.1 多孔金属材料动态压缩破坏规律
4.1.1 动态压缩破坏形貌分析
4.1.2 动态压缩形变吸能分析
4.2 高速应力波作用多孔金属材料力学性能分析
4.2.1 破坏过程研究
4.2.2 吸能性能分析
4.3 多孔金属材料吸能性能影响参数研究
4.4 考虑几何尺寸影响的动态吸能性能研究
4.5 高速应力波作用耦合防护吸能分析

第5章 刚-柔耦合防护方法及结构设计
5.1 刚-柔耦合防护结构吸能原理
5.2 刚-柔耦合防护结构设计依据
5.3 结构初撑力理论分析
5.4 刚-柔耦合防护结构让位吸能分析
5.4.1 实验条件
5.4.2 缓冲效果分析

第6章 低能爆炸作用下耦合防护结构与围岩破裂规律
6.1 爆炸应力波作用下地下围岩动态破裂过程
6.2 爆炸载荷条件下锚杆防护结构与围岩变形规律
6.3 低能爆炸作用下耦合防护结构与围岩抗爆分析
6.4 爆炸载荷条件下防护结构与围岩相互作用数值模拟
6.4.1 计算模型及边界条件
6.4.2 U型钢防护结构围岩抗爆震数值分析
6.4.3 R-F-R防护结构围岩抗爆震数值模拟
6.4.4 混凝土结构抗爆抗震性能及防护形式优化仿真
6.4.5 地下空间抗爆震效应计算结果分析

第7章 地下生存空间结构抗爆震控制对策研究
7.1 弱化外部爆震载荷
7.2 合理设置柔性层
7.2.1 柔性层结构选择
7.2.2 复合结构增设位置
7.2.3 设置时机和地点确定
7.3 增大刚性防护强度
7.4 刚-柔耦合防护抗爆震能力分析
7.4.1 锚杆防护结构抗爆震能力分析
7.4.2 锚杆+U型钢防护抗爆震分析
7.4.3 刚-柔耦合防护结构抗爆震分析

第8章 主要研究结论及展望
8.1 主要研究结论
8.2 展望
参考文献

前言/序言

《地下空间结构生命周期韧性评估与智能维护策略研究》 图书简介 本书深入探讨地下空间结构在复杂环境作用下的生命周期韧性评估体系，并在此基础上，提出了系列化的智能维护策略。在全球城市化进程加速、地下空间开发利用日益广泛的背景下，结构的安全性和可持续性面临前所未有的挑战。传统结构设计与维护理念已难以应对日益严峻的载荷变化、环境侵蚀以及潜在的突发性灾害。本书旨在填补现有研究在地下空间结构全生命周期韧性评估与前瞻性维护领域的空白，为保障地下基础设施的长效安全运行提供坚实的理论支撑和创新的技术指导。 第一部分：地下空间结构生命周期韧性评估理论框架 本书首先系统梳理了地下空间结构生命周期的各个阶段，包括设计、施工、运营、更新改造及最终退役。针对每个阶段，我们分析了可能影响结构韧性的关键因素，如地质条件、水文环境、外部载荷（交通、施工等）、环境侵蚀、结构老化、以及极端事件（地震、火灾、洪水等）的发生概率与影响。 韧性概念的界定与量化： 我们详细阐述了“韧性”在结构工程领域的内涵，并构建了适用于地下空间结构的韧性评估指标体系。这包括结构的强度、刚度、延性、损伤容许度、恢复能力以及适应性等多个维度。韧性不再仅仅是抵抗灾害的能力，更强调结构在遭受扰动后维持基本功能、快速恢复以及适应变化的能力。我们将韧性评估从定性描述提升至定量分析，引入了多尺度、多因素耦合的韧性评估模型。 多尺度耦合作用下的韧性评估： 地下空间结构受到的作用是多尺度的，从微观的材料性能变化到宏观的区域地质环境演变。本书重点研究了不同尺度之间的耦合效应如何影响结构的整体韧性。例如，局部材料的微裂纹扩展如何通过结构动力学响应放大，最终影响结构的整体稳定性；区域地下水位波动如何改变土体应力状态，进而影响衬砌结构的受力特性。我们运用概率理论、不确定性分析以及多物理场耦合仿真技术，对这些复杂耦合作用下的结构韧性进行精细化评估。 基于性能的韧性评估方法： 传统的基于可靠度的评估方法难以全面反映结构在极端事件下的行为。本书引入了基于性能的韧性评估方法，将结构的损伤程度与功能丧失程度直接关联。通过建立损伤-性能曲线，我们可以更直观地理解结构在不同等级的扰动下所能承受的极限以及丧失关键功能所需的最低性能水平。这为制定不同场景下的应急预案和修复策略提供了科学依据。 考虑不确定性的韧性评估： 地下空间环境的复杂性导致诸多因素存在不确定性，包括地质参数、荷载变化、材料性能波动以及极端事件的概率。本书系统探讨了如何将随机性、模糊性等不确定性因素纳入韧性评估模型。我们采用了蒙特卡洛模拟、模糊逻辑、证据理论等多种不确定性量化方法，以获得更可靠的韧性评估结果，并对评估结果的置信区间进行分析。 生命周期韧性演变分析： 结构韧性并非恒定不变，而是随时间推移、环境变化和运营维护情况而动态演变。本书重点分析了结构在设计、施工、运营等不同生命周期阶段的韧性变化规律。例如，施工过程中的扰动对早期韧性的影响，运营过程中的老化和疲劳对后期韧性的削弱，以及修复和加固措施对韧性的提升等。通过对韧性演变的预测，可以提前预判结构可能出现的薄弱环节。 第二部分：地下空间结构智能维护策略研究 在全面评估结构韧性的基础上，本书提出了系列化的智能维护策略，旨在实现从被动维修到主动预防、从经验驱动到数据驱动的转变。 多源异构数据融合与监测网络构建： 智能维护的基础是有效的数据。本书详细介绍了如何构建一个集成的监测网络，融合来自结构传感器（应力、应变、位移、温度）、环境传感器（地下水位、土壤湿度、气体浓度）、以及外部信息源（交通监测、气象预报、地震预警）的多源异构数据。我们将探讨数据采集、传输、存储以及预处理的技术方法，并研究如何通过先进的数据融合算法，提高数据的准确性和可用性。 基于机器学习的结构健康监测与损伤诊断： 机器学习和人工智能技术在结构健康监测（SHM）和损伤诊断方面展现出巨大潜力。本书深入研究了如何利用机器学习模型，如支持向量机（SVM）、随机森林、深度学习（CNN, RNN）等，从监测数据中识别结构微小的异常变化，诊断潜在的损伤类型、位置和程度。我们将重点关注模型的可解释性、泛化能力以及在小样本、低信噪比数据下的鲁棒性。 损伤预警与风险评估的智能化： 基于结构健康监测的结果，本书开发了智能化损伤预警与风险评估系统。该系统能够实时分析结构当前的健康状态，预测未来的损伤发展趋势，并结合外部环境因素（如预期的极端天气或施工扰动）进行风险评估。通过对潜在风险等级的量化，我们可以优先安排维护资源，采取预防性措施，避免灾难性后果的发生。 预测性维护策略的制定与优化： 预测性维护的目标是在损伤发生或恶化之前进行干预。本书研究了如何利用预测性维护模型，结合结构损伤演化规律和维护成本效益分析，制定最优的维护计划。这包括确定最佳的维护时机、维护内容（如局部修补、整体加固、材料更换等）以及维护顺序，以最小化生命周期总成本，同时最大化结构性能和安全性。 数字孪生技术在地下空间结构智能维护中的应用： 数字孪生技术为地下空间结构的智能维护提供了强大的平台。本书探讨了如何构建高精度的地下空间结构数字孪生模型，将其与实时监测数据进行同步更新。数字孪生模型能够模拟结构在不同工况下的响应，进行虚拟实验，评估不同维护方案的效果，并为决策者提供直观的可视化界面。这极大地提升了维护决策的科学性和效率。 韧性导向的维护策略与决策支持系统： 最终，本书将智能维护策略与韧性评估体系相结合，提出了韧性导向的维护策略。这意味着维护的目标不仅仅是修复已发生的损伤，更是提升结构的整体韧性，使其能够更好地应对未来可能发生的各种挑战。本书还介绍了如何开发智能决策支持系统，集成上述的韧性评估、健康监测、风险预警和预测性维护功能，为地下空间结构的管理者和工程师提供全面的决策支持。 应用前景与社会意义 本书的研究成果对于提升地下空间结构的安全性、可靠性和可持续性具有重大的理论意义和实践价值。通过构建完善的韧性评估体系和创新的智能维护策略，可以显著减少因结构失效而造成的生命财产损失，降低基础设施的运行维护成本，延长结构的使用寿命，并为城市可持续发展提供坚实的基础设施保障。本书的研究成果将为城市规划、基础设施建设、工程设计、运营管理以及应急响应等多个领域提供前瞻性的指导，有助于构建更安全、更具韧性的地下城市。 本书内容聚焦于结构韧性评估与智能维护，不涉及地下空间结构在承受爆炸冲击波作用下的动力响应、材料失效机理、能量吸收机制、或者具体的数值模拟软件、算法细节等与“抗爆震”直接相关的内容。其核心在于对结构在长周期、多种外部干扰下的整体性能评估以及如何通过先进技术实现前瞻性和预防性的维护。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计给我留下了深刻的第一印象。封面采用了一种沉稳而富有科技感的深蓝色调，辅以银色的标题字体，显得格外专业且引人注目。在光线下，书脊处的烫金工艺隐约闪耀，传递出一种严谨的学术氛围。翻开书页，纸张的质感也相当不错，厚实且略带哑光，阅读起来眼睛不易疲劳，即使长时间浸淫其中，也不会有廉价感。我特别喜欢它对排版的精细处理，图表清晰，文字段落分明，关键的公式和定义都得到了突出显示，这对于我这样需要反复查阅和理解复杂概念的读者来说，无疑大大提升了阅读效率。例如，书中对于地下空间结构在不同荷载作用下的应力分布图，绘制得非常直观，标注也很详细，让我能够迅速捕捉到关键信息，而不会被冗杂的文字淹没。甚至连目录的编排都极具匠心，一级、二级标题层次分明，每个章节的主题都概括得非常到位，让我能够快速定位到自己感兴趣的部分。

评分☆☆☆☆☆

本书对于“地下空间结构”的“安全性”探讨，做到了既有理论深度，又不失工程实用性。作者在分析结构在各种不利荷载作用下的性能表现时，并没有止步于“不破坏”的简单目标，而是深入探讨了结构在保证人员安全、设备正常运行、以及功能持续性方面的要求。我尤其对书中关于“结构损伤容限”和“剩余防护能力”的分析方法感到新颖，这是一种更注重实际工程运行中风险管理的设计理念。通过这些分析，我能够更好地理解如何从多个维度来衡量地下空间结构的安全性，并据此提出更优化的设计方案。

评分☆☆☆☆☆

在“抗爆震数值模拟”部分，作者对不同爆炸源（如TNT炸药、简易爆炸装置等）产生的冲击波特性及其对地下结构的影响进行了细致的研究。书中详细对比了不同类型爆炸荷载下，结构产生的位移、应力、应变等响应差异，并分析了哪些因素（如炸药当量、爆心距离、结构材料等）对结构破坏程度影响最大。我特别欣赏书中关于“冲击波衰减规律”和“结构振动特性”的分析，这帮助我更深入地理解了爆炸能量传递的物理过程，以及结构如何应对这种瞬态荷载。这些模拟结果的直观展示，远比纯理论的推导更能帮助我建立起感性认识。

评分☆☆☆☆☆

“抗爆震数值模拟”的部分，可以说是我阅读这本书最期待也最有价值的部分。作者从数值模拟的基本原理讲起，详细介绍了有限元方法、有限差分方法等在模拟爆炸冲击波传播和结构响应过程中的应用。书中对各种数值模拟软件（如LS-DYNA, ABAQUS等）的操作流程和参数设置进行了细致的讲解，并附带了大量实例。我尤其关注了书中关于网格划分、材料本构模型选择、以及边界条件设置等关键步骤的详细说明，这些都是影响模拟结果准确性的重要因素。通过对这些模拟结果的分析，我能够更直观地理解结构在爆炸荷载下的破坏模式，以及优化结构设计、改进防护措施的有效途径。

评分☆☆☆☆☆

“耦合防护”这个概念在我的认知中一直有些模糊，但这本书的讲解让我豁然开朗。它不仅仅是简单地罗列各种防护措施，而是系统性地阐述了地下空间结构在面临冲击波、地震、水害等多种外部因素时，其内部结构、外部环境以及防护系统之间相互作用的复杂机理。作者通过严谨的数学模型和物理原理，层层递进地揭示了这种耦合效应的形成过程和影响程度。我特别欣赏书中对“滞回效应”和“能量耗散机制”的详细推导，这让我深刻理解了结构在承受动态荷载时的变形特性和能量吸收过程。理解这些耦合关系，对于设计出真正有效的防护体系至关重要，避免了顾此失彼的片面化处理。

评分☆☆☆☆☆

“耦合防护理论”在本书中并非孤立存在，而是与“抗爆震数值模拟”紧密结合，形成了一个完整的理论研究和工程应用框架。作者通过大量的数值模拟结果来验证耦合防护理论的有效性，并通过理论分析来指导数值模拟参数的选取和结果的解读。这种相互印证、相互促进的研究方法，使得整本书的论述更加严谨、逻辑更加清晰。我特别喜欢书中对于“模拟结果与实际数据对比分析”的部分，这进一步增强了本书结论的可信度和实用性。它向我展示了一个完整的研究闭环，从理论提出到数值验证，再到实际应用的指导。

评分☆☆☆☆☆

“耦合防护”理论在实际工程中的应用案例，是本书理论与实践相结合的绝佳体现。书中选取了不同类型的地下空间结构，例如重要的交通枢纽、核设施掩体、以及大型商业综合体等，详细分析了它们所面临的潜在威胁，并阐述了如何根据具体情况设计和实施定制化的耦合防护方案。我尤其对书中关于“多层防护叠加效应”和“风险评估与决策支持系统”的探讨很感兴趣，这说明了在实际工程中，防护设计并非一蹴而就，而是需要综合考虑成本、效率以及可行性等多种因素。这些案例的深入剖析，让我能够更好地理解理论知识如何转化为解决实际问题的方案。

评分☆☆☆☆☆

书中对“地下空间结构”的演变历史和未来发展趋势的梳理，让我对这个领域有了更宏观的认识。从最初简单的防空洞，到如今功能日益多样化、规模日益庞大的城市地下综合体，地下空间的应用范围和技术要求都在不断提升。作者不仅回顾了历史上的经典工程，也展望了未来在智慧城市建设、深层地下空间开发等方面的潜力。我从中看到了这个领域巨大的创新空间和发展机遇。特别是在气候变化和资源短缺日益严峻的背景下，地下空间的利用无疑是解决城市发展瓶颈的重要途径，而这本书为我理解和参与这一进程提供了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我之所以对这本书如此着迷，很大程度上是因为它触及了我工作和研究中长期以来难以解决的痛点。在实际工程项目中，我们经常会遇到地下空间结构在复杂环境下（如爆炸、地震等）的防护设计问题，而现有的理论和方法往往不够系统，也缺乏有效的工具进行精确评估。这本书就像一位经验丰富的导师，不仅为我提供了坚实的理论基础，更重要的是，它通过细致的数值模拟讲解，为我打开了一扇通往实践应用的大门。我从中获得的不仅是知识，更是一种解决问题的信心和思路。未来，我相信我能够将书中所学的知识，应用到我的实际工作中，为提高地下空间结构的安全性贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

书中关于“地下空间结构”的论述，简直是我一直在寻找的深度和广度。作者并没有停留在表面化的介绍，而是深入剖析了地下结构在城市发展中所扮演的关键角色，以及其面临的独特挑战。我特别对其中关于不同类型地下空间（如地铁隧道、地下仓储、军事防御工事等）的结构形式及其受力特点的对比分析印象深刻。作者详细阐述了不同地质条件、不同建造工艺对结构整体稳定性和承载能力的影响，并引用了大量实际工程案例进行佐证，这使得理论讲解更加落地，也更具说服力。我尤其关注了书中关于提高地下空间结构耐久性和可靠性的一些新思路，比如利用新型复合材料增强结构性能，或者通过智能监测系统实时评估结构健康状况等，这些都为未来的工程实践提供了宝贵的参考。