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导论 工程与管理 3

第1章 工程与管理：动态的平衡 3

1.1资产、活动、静力和动态 3

1.2艺术、科学、经验主义和抽象主义 4

1.3工程师作为管理者 10

案例1纽约城市桥梁历史 12

案例2纽约市乔治·华盛顿大桥 18

1.4工程师与管理者 19

1.5需求与供给 26

案例3纽约市威廉斯堡大桥 29

1.6知识与信息 37

1.7收益与成本 39

1.8理论和应用中的确定、不确定和信念 40

1.9模糊、未知和随机 43

1.10客观与主观以及定性与定量 44

1.11能力与资质 46

案例4政府再造工程 48

第一部分 需求：从结构到系统 53

第2章 目标、限制条件、需求和优先顺序 53

2.1效用最大化 53

2.2目标最优化 55

2.3优化行为 57

案例5高层网络管理人员的观点 57

2.4风险最小化 60

第3章 失效 62

案例6银桥，波恩特普雷森特 63

3.1理解和避免 64

3.2灾难性事故 65

3.3部分失效、准失效和超安全设计 66

案例7出故障的连接件 68

3.4成因 71

3.5组合效应及偶然性 72

3.6教训 73

第4章 产品和过程的易损性 76

4.1管理 82

案例8城市环境桥梁管理机构的合同授予程序 83

案例9基于状态评级的费用估算 87

案例10现值贴现 99

案例11i＝0和i＝6％的全寿命策略 103

案例12平均和最小状态评级 108

4.2分析和设计 117

案例13初应力和次应力 124

案例14根据数据库优化桥梁地震易损性 141

案例15高温导致的极限应变 146

4.3设计和施工 148

案例16桥面板底部剥落 153

4.4维护（11.4节） 167

4.5检测（14.5节） 167

4.6运营 170

4.7易损性预测 171

第5章 失效概率 172

5.1风险评估 172

5.2结构可靠度 173

案例17状态等级的变化率 175

5.3网络可靠度 183

5.4过程可靠度 184

5.5再分析 184

第二部分 评估：桥梁管理支持系统 189

第6章 系统和结构 189

第7章 数据管理 194

第8章 清单档案 198

8.1基本参数 199

8.2桥梁种类 199

8.3部件、单元和构件 200

第9章 评估：状态、需求和资源 202

案例18基于状态等级的桥梁管理平衡 203

9.1专业技术对信息的提供与需求 206

9.2需求/反应方案 207

9.3数量/质量和确定性/不确定性 208

9.4随时间的变化 208

9.5尺寸、复杂性和重要性 209

第10章 结构状况 210

10.1适用性 210

10.2结构的易损性 212

10.3潜在危险 213

10.4结构状态评估 215

案例19伸缩缝检查表 217

案例20桥梁线性平均退化 221

案例21基于线性退化模型的全寿命周期策略对比 223

案例22典型的退化路径 224

10.5荷载评定 229

10.6诊断 231

10.7小结 233

第11章 需求 234

11.1服务的质量和数量 236

11.2防灾减灾 239

11.3修复和重建 240

11.4维护和修理 241

案例23NYC DOT推荐的预防性维护（PM） 246

案例24作为维护函数的桥梁退化率 248

11.5经济评估 263

第12章 制定决策 268

12.1策略规划/资产管理 270

12.2优化 272

12.3实施 273

第三部分 实施：从系统到结构 279

第13章 任务和运营 279

13.1管理 279

13.2质量保证、质量控制和方案论证 280

13.3职责、责任和义务 281

13.4设计/施工 282

13.5维护和维修 285

第14章 结构检测和评估 287

14.1美国桥梁检测标准（NBIS） 287

14.2需要重点关注的细节 288

14.3检测类型 294

案例25布鲁克林桥在环境激励和人工激励下的动力响应监测 304

14.4人员 308

案例26标准检测设备 309

14.5检测的可靠性和质量（QC＆QA） 313

案例27桥梁检测过程 314

第15章 新技术和桥梁管理系统 319

15.1无损检测和评估 319

15.2结构健康监测 325

案例28无损检测和评估的需要和功能 327

15.3专家系统 330

15.4智能交通系统 330

15.5桥梁管理系统的管理 331

第16章 结论 333

参考文献 335

附录 356

附录1《副主祭的杰作或奇妙的单马车》—Oliver Wendell holmes（1895，第158页） 356

附录2Bayesian的统计决策理论和基于可靠性的设计 358

附录3“机器赢了这场战争。”I.ASIMOV（1990） 359

附录4条件概率 359

附录5不确定性 360

附录6定量管理技术 361

附录7结构可靠性 362

附录8优化 364

附录9概率 365

附录10塑性框架分析的上下边界理论 367

附录11美国桥梁清单的发展历程（NBI） 368

附录12初始成本 369

附录13网络层次和项目层次桥梁管理 369

附录14美国国家桥梁清单（NBI）及提出的NBI规范 370

附录15资产管理的分析工具 373

附录16桥梁管理系统（BMS） 374

附录17考虑冗余的桥梁可靠性 378

附录18数据整合 380

附录19私有化 383

附录20州际公路招标程序管理 384

附录21担保、多参数投标和最大效益承包 385

附录22紧急情况管理 386

附录23交通投资和经济效益之间的联系 387

附录24系统开发 389

附录25荷载组合和极限状态 389

附录26结构稳定性 391

案例EA26轴向荷载作用下的侧向刚度 399

附录27组合作用下的有效板宽 399

附录28活载分布系数 400

附录29上部结构变形 401

附录30AASHTO活载设计 401

附录31冲击系数 402

附录32桥梁和其他公路结构的地震设计准则 403

附录33地震易损性的排序 404

附录34桥梁生命周期成本分析（BLCCA） 408

附录35Hambly悖论 409

附录36优化模型 410

附录37数值优化 410

附录38灾难性结构故障的生命周期成本最小化 412

附录39决策性能指标的一般分类 413

附录40状态评定系统 414

附录41桥梁状态评定 420

附录42专家系统（ESs）和人工智能（AI） 424

附录43模拟退火算法（SA）和遗传算法（GAs） 425

附录44状态退化模型 426

附录45AASHTO荷载评定 430

附录46标识 434

案例EA46标识预测（NYC DOT） 435

附录47桥梁管理专家系统 439

附录48预防性维护（PM）/可维护性 440

附录49用户成本估计 441

附录50公路质量保证术语（TRC E-C037，2002） 443

附录51特殊设计实践 443

附录52实施维护 444

附录53NBIS人员的资格条件 445