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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