高等桥梁结构理论 第2版PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 近代桥梁结构理论的回顾 1

1.1.1 拱桥和悬索桥的古典计算理论 1

1.1.2 桥梁稳定理论 2

1.1.3 桁架分析理论 2

1.1.4 混凝土结构设计理论 3

1.1.5 悬索桥的挠度理论和非线性分析 4

1.1.6 梁排计算理论（荷载横向分布问题） 5

1.1.7 钢结构疲劳理论 5

1.1.8 其他桥梁结构分析和设计理论 6

1.2 现代桥梁结构理论的发展 6

1.2.1 有限元法分析软件 6

1.2.2 预应力混凝土技术 7

1.2.3 各向异性桥面和结合梁 8

1.2.4 斜拉桥的复兴 9

本章参考文献 9

第1篇 桥梁空间分析理论 13

第2章 薄壁箱梁弯曲、扭转、畸变分析 13

2.1 概述 13

2.2 薄壁箱梁弯曲的剪力滞分析 14

2.2.1 薄壁箱梁剪力滞的基本概念与变分解法 14

2.2.2 影响剪力滞效应的主要因素和剪力滞变化规律 19

2.2.3 剪力滞效应的数值解法和有效宽度方法的应用 20

2.2.4 箱梁负剪力滞效应 22

2.3 薄壁箱梁的扭转分析 24

2.3.1 薄壁箱梁自由扭转 24

2.3.2 箱梁的约束扭转 27

2.3.3 箱梁约束扭转算例 31

2.4 薄壁箱梁畸变分析 35

2.4.1 畸变基本概念和畸变荷载 35

2.4.2 畸变的应变能与控制微分方程 37

2.4.3 畸变微分方程边界条件及求解方法 42

2.4.4 畸变弹性地基梁法计算算例 44

2.5 扭转、畸变解析解和有限元解的比较 46

2.5.1 有限元计算模型 46

2.5.2 扭转、畸变产生的正应力比较 47

2.5.3 扭转、畸变产生的剪应力比较 47

2.6 小结 48

思考题 48

本章参考文献 49

第3章 斜梁桥及曲线梁桥分析 50

3.1 概述 50

3.2 斜梁桥分析 50

3.2.1 斜梁桥的受力特点 50

3.2.2 斜桥简化计算方法 55

3.3 曲线梁桥的分析 63

3.3.1 曲线梁桥的受力特点 63

3.3.2 曲线梁桥的计算方法 69

3.4 斜桥及曲线桥的有限元法分析 78

3.4.1 梁格法求解斜桥及曲线桥 78

3.4.2 空间预应力筋的模拟 79

3.4.3 斜桥及曲线桥的活载影响面加载 80

3.5 小结 81

思考题 81

本章参考文献 82

第4章 空间异型桥梁结构分析 83

4.1 概述 83

4.2 异型桥梁的形式及其受力特点 83

4.2.1 异型梁桥 83

4.2.2 异型拱桥 84

4.2.3 异型斜拉桥 95

4.2.4 异型悬索桥 103

4.3 异型索支承桥梁几何形状优化及稳定分析 104

4.3.1 几何形状优化 104

4.3.2 单吊索面异型桥梁的横向稳定 105

4.4 空间异型桥梁的有限元模型建模特点 106

4.4.1 有限元模型单元类型的选择 107

4.4.2 边界条件的合理模拟方法 108

4.5 小结 108

思考题 109

本章参考文献 109

第2篇 混凝土桥梁分析设计理论 113

第5章 混凝土桥梁徐变、收缩及温度效应分析 113

5.1 概述 113

5.2 混凝土徐变、收缩效应分析 114

5.2.1 徐变、收缩的基本定义及特性 114

5.2.2 混凝土弹性模量、徐变及收缩的数学表达式 116

5.2.3 徐变、收缩的应变与应力关系方程 118

5.2.4 徐变、收缩效应的分析方法 120

5.3 混凝土温度效应分析 128

5.3.1 热物理性能与温度作用特点 128

5.3.2 温度场的分析方法 129

5.3.3 温度分布的简化形式 133

5.3.4 温度效应的分析方法 136

5.4 小结 142

思考题 143

本章参考文献 143

第6章 混凝土的强度理论、有限元分析和压杆拉杆模型 144

6.1 概述 144

6.2 混凝土强度理论和本构关系 144

6.2.1 应力张量和Haigh-Westergaad坐标系 144

6.2.2 混凝土破坏准则 148

6.2.3 混凝土的本构关系 152

6.3 混凝土结构的弹塑性有限元分析 155

6.3.1 钢筋混凝土结构的有限元模型 155

6.3.2 有限元模型中混凝土裂缝的处理方式 158

6.4 压杆拉杆模型（Strut-Tie-Model） 162

6.4.1 压杆拉杆模型的基本概念 162

6.4.2 构建压杆拉杆模型的基本方法和设计应用步骤 164

6.5 小结 169

思考题 170

本章参考文献 170

第7章 混凝土桥梁空间效应的实用精细化分析 171

7.1 概述 171

7.2 混凝土桥梁结构的空间效应 172

7.2.1 箱梁的薄壁效应、面内效应和面外效应 172

7.2.2 直箱梁桥和弯箱梁桥的薄壁效应系数 173

7.2.3 宽箱梁桥各道腹板的荷载分配 174

7.2.4 宽翼缘桥梁的剪力滞效应 176

7.3 混凝土桥梁的完整验算应力与实用精细化模型 178

7.3.1 混凝土桥梁的常见裂缝形式 178

7.3.2 混凝土桥梁的完整验算应力 180

7.3.3 实用精细化模型与验算应力 184

7.4 混凝土桥梁实用精细化模型的应用 189

7.4.1 空间网格模型计算箱梁桥的完整验算应力 189

7.4.2 折面梁格模型计算宽箱梁桥的荷载横向分布 192

7.4.3 七自由度模型计算箱梁桥的薄壁效应系数 194

7.5 小结 196

思考题 196

本章参考文献 197

第8章 混凝土桥梁耐久性分析设计 198

8.1 概述 198

8.2 材料的性能劣化机理与损伤规律 198

8.2.1 混凝土材料的劣化与损伤 199

8.2.2 混凝土中钢筋的锈蚀与损伤 205

8.3 锈蚀损伤构件的性能及承载力 212

8.3.1 构件受力性能退化的主要因素 213

8.3.2 构件破坏的过程与特征 214

8.3.3 构件截面的承载力 215

8.4 结构耐久性的预测与设计 216

8.4.1 结构耐久性设计的理论基础 217

8.4.2 结构使用年限的预测方法 218

8.4.3 结构耐久性设计的实用方法 220

8.5 小结 225

思考题 225

本章参考文献 225

第3篇 钢桥和组合桥梁分析理论 229

第9章 钢桥构件稳定性分析 229

9.1 概述 229

9.2 轴心受压构件整体稳定 229

9.2.1 理想受压构件弹性屈曲 229

9.2.2 几何初始偏心受压构件弹性屈曲 232

9.2.3 等截面轴心受压构件的弹塑性稳定 233

9.2.4 存在残余应力的受压构件弹塑性稳定 235

9.3 薄板翘曲稳定 237

9.3.1 薄板弹性翘曲稳定分析基本方程 237

9.3.2 单向均匀受压薄板的弹性翘曲稳定 240

9.3.3 单向非均匀受压简支板的弹性翘曲稳定 243

9.3.4 均匀受剪简支板的弹性翘曲稳定 244

9.3.5 加劲板的弹性稳定 244

9.4 钢桥构件稳定实用计算方法 249

9.4.1 受压板件的翘曲稳定 249

9.4.2 板件翘曲稳定与构件整体稳定的相关分析 253

9.5 小结 257

思考题 258

本章参考文献 258

第10章 钢桥抗疲劳分析 259

10.1 概述 259

10.2 疲劳分析的基本原理 260

10.2.1 若干重要概念 260

10.2.2 疲劳的分析方法 264

10.3 新建钢桥的抗疲劳设计方法 266

10.3.1 影响疲劳的主要因素 266

10.3.2 名义应力设计方法 270

10.4 既有钢桥剩余寿命预测方法 273

10.4.1 线弹性断裂力学——应力强度因子（K方法） 273

10.4.2 弹塑性断裂力学——J积分（J方法） 276

10.4.3 疲劳裂纹扩展 277

10.4.4 剩余寿命预测 278

10.5 小结 281

思考题 282

本章参考文献 282

第11章 正交异性钢桥面板分析 283

11.1 概述 283

11.2 结构性能分析 284

11.2.1 盖板子系统 285

11.2.2 加劲盖板子系统 285

11.2.3 纵肋和横梁面内弯曲子系统 287

11.2.4 畸变 288

11.3 分析理论和方法 290

11.3.1 Pelikan-Esslinger法 291

11.3.2 有限元分析方法 300

11.4 钢桥面板设计方法 305

11.4.1 设计水平和验算内容 305

11.4.2 钢桥面板疲劳分析方法 306

11.4.3 疲劳细节类别 307

11.4.4 抗疲劳设计计算 311

11.4.5 算例 311

11.5 小结 314

思考题 314

本章参考文献 314

第12章 组合桥梁分析 316

12.1 概述 316

12.2 组合桥梁结合性能分析 317

12.2.1 组合构件结合性能分析 317

12.2.2 混合结构结合性能分析 320

12.3 组合桥梁截面应力分析 322

12.3.1 组合梁结合作用机理 322

12.3.2 组合梁荷载作用下截面应力分析 323

12.3.3 组合梁长期作用下截面应力分析 324

12.4 组合桥梁连接件作用分析 326

12.4.1 连接件基本力学性能 326

12.4.2 组合桥梁有限元分析方法 327

12.4.3 混合梁结合部有限元分析实例 328

12.4.4 组合索塔锚固区有限元分析实例 330

12.5 连续组合梁负弯矩区作用分析 332

12.5.1 负弯矩区性能改善措施分析 332

12.5.2 连续组合梁桥计算分析 334

12.6 小结 336

思考题 336

本章参考文献 336

第4篇 大跨度桥梁结构分析理论 341

第13章 桥梁结构几何非线性分析 341

13.1 概述 341

13.2 几何非线性有限元方法 342

13.2.1 总体拉格朗日列式法（Total Lagrangian Formulation） 343

13.2.2 更新的拉格朗日列式法（U.L列式） 344

13.2.3 T.L列式与U.L列式的异同及适用范围 344

13.3 桥梁结构分析常用单元的切线刚度矩阵 345

13.3.1 平面桁架单元 345

13.3.2 平面柔索单元的切线刚度矩阵 348

13.3.3 平面梁单元的切线刚度矩阵 351

13.4 桥梁结构几何非线性分析若干特殊问题的讨论 352

13.4.1 稳定函数与几何刚度矩阵 352

13.4.2 弯矩对轴向刚度的影响 353

13.4.3 活载的几何非线性分析 354

13.4.4几何非线性调值计算 355

13.5 非线性方程组的求解 357

13.5.1 增量法 357

13.5.2 Newton-Raphson法 357

13.5.3 收敛准则 359

13.5.4 计算实例 359

13.6 小结 364

思考题 365

本章参考文献 365

第14章 大跨度桥梁的稳定分析 366

14.1 概述 366

14.1.1 稳定理论的发展历程 366

14.1.2 三类稳定问题 367

14.2 第一类稳定问题的弹性及弹塑性稳定分析 368

14.2.1 线弹性有限元分析 368

14.2.2 非线性稳定问题的近似求解 369

14.3 拱桥稳定分析和非保向力效应 370

14.3.1 圆弧拱的平面屈曲 370

14.3.2 圆拱的面外稳定 371

14.3.3 拱桥稳定与非保向力效应 373

14.3.4 非保向力效应的有限元分析 375

14.4 材料非线性有限元方法 375

14.4.1 材料非线性问题 375

14.4.2 应力—应变关系与屈服准则 376

14.4.3 本构矩阵的增量表达式 377

14.4.4 有限元方法 379

14.5 桥梁结构的极限承载力 381

14.5.1 极限承载力和全过程分析 381

14.5.2 单元模式与破坏形态的选取 382

14.5.3 非线性方程的求解 382

14.6 计算实例 383

14.6.1 建立有限元模型 383

14.6.2 极限承载力分析 384

14.6.3 破坏过程及破坏形式分析 384

14.7 小结 385

思考题 386

本章参考文献 386

第15章 斜拉桥结构分析 387

15.1 概述 387

15.2 概念设计阶段的近似分析方法 388

15.3 斜拉桥恒载受力状态的优化 390

15.3.1 索力优化的基本概念 391

15.3.2 斜拉桥索力优化方法评述 391

15.3.3 索力优化的影响矩阵法 392

15.4 斜拉桥有限位移理论分析 396

15.4.1 施工仿真分析 397

15.4.2 斜拉桥的空间分析 400

15.5 斜拉桥的稳定分析 402

15.5.1 加劲梁的面内稳定实用计算 402

15.5.2 主塔的稳定估算 404

15.5.3 斜拉桥稳定分析的有限元方法 404

15.5.4 静风作用下的横向稳定分析 405

15.6 计算实例 407

15.6.1 成桥合理状态及施工状态计算 409

15.6.2 静力非线性的影响 410

15.7 小结 413

思考题 413

本章参考文献 413

第16章 悬索桥结构分析 415

16.1 概述 415

16.2 悬索桥的实用近似分析 416

16.2.1 悬索桥的受力特征 416

16.2.2 成桥状态的近似算法 417

16.2.3 加劲梁在竖向荷载作用下的近似分析 419

16.2.4 水平静风荷载作用下的实用计算 422

16.3 主塔受力分析 423

16.3.1 纵向荷载下主塔实用算法 423

16.3.2 横向荷载作用下主塔受力分析 424

16.3.3 主塔的稳定分析 424

16.4 悬索桥成桥状态和施工状态的精确算法 425

16.4.1 吊索在恒载作用下的轴力计算 425

16.4.2 真实索形的迭代计算 426

16.4.3 悬索桥施工状态分析 427

16.5 计算实例 431

16.6 小结 434

思考题 435

本章参考文献 435

第5篇 桥梁施工控制理论 439

第17章 现代桥梁的施工控制 439

17.1 概述 439

17.2 现代系统控制基本原理 440

17.2.1 控制系统 440

17.2.2 最优控制系统基本原理 441

17.2.3 优化问题的求解 442

17.3 现代桥梁施工控制的总体思路 443

17.3.1 现代桥梁施工控制的目的与内容 443

17.3.2 现代桥梁施工控制的各种思路 444

17.4 设计阶段与施工控制相关的工作 448

17.4.1 施工过程模拟计算方法 448

17.4.2 确定成桥后的理想受力状态的方法 449

17.4.3 确定施工中的控制目标的方法 450

17.4.4 施工控制精度标准的确定方法 454

17.5 施工现场控制阶段工作 456

17.5.1 现场控制数据 456

17.5.2 参数估计的方法 456

17.5.3 控制调整量计算方法 458

17.5.4 施工阶段现场测试 460

17.6 小结 462

思考题 462

本章参考文献 462

第18章 各类桥梁的施工控制 464

18.1 概述 464

18.2 大跨度连续体系梁桥的施工控制 464

18.2.1 梁桥施工控制问题的提出 464

18.2.2 预应力混凝土连续体系梁桥的病害分析 465

18.2.3 预应力混凝土连续体系梁桥的施工特点及控制对策 469

18.2.4 预应力混凝土连续体系梁桥施工控制重点关注问题 470

18.3 大跨度拱桥的施工控制 473

18.3.1 拱桥的施工特点 473

18.3.2 施工过程对大跨度拱桥拱轴线的影响 474

18.3.3 大跨度拱桥施工过程设计 475

18.3.4 扣索辅助悬臂拼装拱圈的施工控制 478

18.4 斜拉桥的施工控制 479

18.4.1 斜拉桥的施工特点 479

18.4.2 悬臂浇筑混凝土斜拉桥 480

18.4.3 悬臂拼装混凝土斜拉桥 481

18.4.4 钢主梁斜拉桥 482

18.4.5 钢与混凝土结合梁斜拉桥 483

18.4.6 钢与混凝土混合梁斜拉桥 484

18.5 悬索桥的施工控制 485

18.5.1 悬索桥的施工特点及控制需要关注的重点 485

18.5.2 悬索桥设计与控制的计算 487

18.5.3 施工过程中的控制调整 490

18.6 小结 490

思考题 491

本章参考文献 491

第19章 总结与展望 492

19.1 桥梁结构工程发展趋势 492

19.1.1 土木工程师的未来使命 492

19.1.2 可持续桥梁工程需求 493

19.1.3 多学科交叉方法发展 494

19.2 桥梁结构理论发展展望 495

19.2.1 三维精细化结构数值分析方法 495

19.2.2 高性能复合材料组合结构分析方法 496

19.2.3 结构试验和现场实测的验证作用 496

19.2.4 耐久性和全寿命结构设计理论与方法 497

19.2.5 可持续性评价指标体系与方法 498

19.3 结语 498

本章参考文献 499