複雜工程結構非常規環境力學特性與工程套用研究

內容簡介

本書結合三個工程項目：遼寧紅沿河核電站一期工程施工建設項目、瀋陽市迎“十二運”城市道路系統建設項目、河南禹登高速公路工程建設跨越煤礦採空區項目，通過理論分析和數值仿真及現場觀測等手段，對高速公路穿越礦產采空塌陷區、核電站取水構築物和城市立交橋在地震荷載及相應的運營過程中的各種荷載及環境條件等多種因素分析，揭示了影響土木工程結構穩定與安全的主要因素所在，研究結合工程實際套用，為類似工程的建設提供了借鑑。本書以實際工程項目為依託，所採取的研究方法和分析手段具有普適性，可作為工程研究和技術人員的工具書和參考書，也可作為土木、交通、水利工程類研究生的教材和參考書。

前言

目前，在我國土木、交通、水利等領域，為了快速發展與大規模建設，有效“樹立綠色、低碳發展理念，建設美麗中國，實現中華民族持續發展”，需要大力進行能源結構調整和節能減排。為此，國家構建理想的現代能源產業體系，在安全前提下建設高效核電；實現高速交通和城鎮化發展目標，大力開展城際間交通和城市立體交通路網建設，節省通行時間，減少交通中平面交叉通行時間，節約通行成本和能源消耗。本書針對當前發展核電、城市立體交通和高速交通安全工程建設中涉及的一些關鍵性熱點問題，結合當前土木水利工程結構力學特性研究現狀，對穿越礦產采空塌陷區的高速公路、核電站取水構築物、無梁板立交橋在地震荷載下及運營過程中複雜環境條件下力學特性與工程套用進行系統的研究。

本書結合建設中已經開始運營的遼寧紅沿河核電站取水構築物工程建設的複雜環境問題，通過理論分析和數值仿真及現場觀測等手段，對取水構築物開展結構形式分類、設計方法、施工方案及影響分析，研究取水構築物結構在海浪衝擊、滲流影響和地震波作用下產生的應力、應變和位移等力學特性，開展海水結冰期和非結冰期不同海水壓力下構築物內部水流衝擊和滲流作用影響的研究。確定了核電站取水構築物在施工及運營過程中的不安全因素，揭示了地震荷載、海冰衝擊、海浪拍打、滲流影響和環境腐蝕等因素對構築物產生的影響。通過對比設計安全標準，驗證了構築物在各種荷載作用下是安全的，並且在最高、最低潮位下運營時均可以滿足泵站入口處流量50m3/s的供水要求。

本書結合“瀋陽市迎‘十二運’城市道路系統建設項目”工程建設，對瀋陽市新立堡路段城市立交無梁板橋動力特性與工程套用進行了系統的研究。針對地震荷載對立交橋的破壞狀況，開展了立交無梁板橋結構設計、施工方法和措施的研究，通過理論分析和數值仿真及現場觀測等手段，研究在地震荷載作用下和不同路況車載行駛條件下樑橋結構產生的力學特性，揭示了六車道無梁板立交橋在複雜受力條件下產生的應力、形變和位移變化規律。並結合新立堡立交橋工程實際，針對工程施工中出現的問題，提出了設計變更和調整。

本書針對我國高速公路發展迅猛、高速公路已經或者將要穿越礦產采空塌陷區的情況，從路基、路面、橋樑及隧道工程角度出發，建立了科學合理的高速公路安全性評價標準和方法體系，對採空區地基承載力理論與方法進行探討，提出採空區路基路面一般處治方法，並建立相應的協調設計。針對河南禹登高速公路工程建設跨越煤礦採空區這一難題，對跨越寺溝採空區的多種方案進行系統的對比分析，提出採用高填路堤方案，並在該方案的基礎上通過模型試驗、數值模擬以及現場監測、檢測等手段，深入研究寺溝採空區高填路堤穩定性。探索性地將先進的空間對地InSAR、GPS觀測技術套用於高速公路路基路面變形監測與預警中，很好地跟蹤了采動區、採空區的變化規律及對高速公路路基路面的影響，保證了高速公路的安全營運。

複雜工程結構非常規環境力學特性與工程套用研究

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