中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略·土木工程建設(shè)與工程力學(xué)
定 價:75 元
叢書名:中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略
- 作者:國家自然科學(xué)基金委員會,中國科學(xué)院[編]
- 出版時間:2016/12/29
- ISBN:9787030507501
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:TU-12
- 頁碼:190
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16K
《中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略:土木工程與工程力學(xué)》論述了土木工程與工程力學(xué)學(xué)科的科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值,總結(jié)了學(xué)科發(fā)展的規(guī)律和特點,把握世界范圍內(nèi)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科的前沿、動態(tài)及信息化、智能化的時代特征,研究了該領(lǐng)域發(fā)展的中長期趨勢和新方向,對學(xué)科前沿重大科學(xué)問題、重要戰(zhàn)略方向和資助機制提出了建議。
《中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略:土木工程與工程力學(xué)》適合高層次的戰(zhàn)略和管理專家、相關(guān)領(lǐng)域的高等院校師生、研究機構(gòu)的研究人員閱讀,是科技工作者洞悉學(xué)科發(fā)展規(guī)律、把握前沿領(lǐng)域和重點方向的重要指南,也是科技管理部門重要的決策參考,同時也是社會公眾了解土木工程與工程力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的讀本。
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本書開展土木工程與工程力學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略的研究,重點是土木工程和工程力學(xué)的交叉領(lǐng)域。這一領(lǐng)域的研究成果和技術(shù)進步直接服務(wù)于我國重大基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和安全服役。改革開放以來及今后相當長的一個時期,我國經(jīng)濟建設(shè)處于高速及中高速發(fā)展階段,大規(guī);A(chǔ)設(shè)施建設(shè)已經(jīng)并將在相當長的時間內(nèi)持續(xù)地蓬勃發(fā)展。這些大規(guī);A(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和安全服役對于提高國家綜合實力、改善民生、發(fā)展經(jīng)濟,以及全面建成小康社會具有非常重要的意義。
土木工程是一門工程學(xué)科,主要研究人類社會生產(chǎn)、生活及國防中基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有關(guān)的工程與科學(xué)問題。各類不同的基礎(chǔ)設(shè)施有不同的功能要求,土木工程學(xué)科的重點是從理論和技術(shù)上確保在各種可能出現(xiàn)的環(huán)境荷載下基礎(chǔ)設(shè)施的完整性,以支撐基礎(chǔ)設(shè)施滿足其功能需求。工程力學(xué)、工程材料、工程實驗、計算科學(xué)等學(xué)科或?qū)W科分支是土木工程的支撐學(xué)科。土木工程的實踐和學(xué)科發(fā)展已有悠久的歷史,從各種土木工程材料到各類結(jié)構(gòu),從設(shè)計施工監(jiān)控到維護,國內(nèi)外都有大量的規(guī)范/規(guī)程可以或必須遵循。但是,一是隨著新結(jié)構(gòu)、新材料、超規(guī)范/規(guī)程工程的出現(xiàn),需要不斷研究新理論和方法;二是由于環(huán)境的變化或社會對基礎(chǔ)設(shè)施需求的變化,已有的規(guī)范/規(guī)程仍然需要不斷地修改與完善。這些都推動著土木工程學(xué)科的發(fā)展。
力學(xué)是關(guān)于力、運動及其關(guān)系的科學(xué),主要研究介質(zhì)運動、變形、流動的宏微觀行為,揭示力學(xué)過程及其與物理、化學(xué)、生物學(xué)等過程的相互作用規(guī)律。工程力學(xué)是力學(xué)與工程結(jié)合的學(xué)科分支,針對工程技術(shù)和科學(xué)中的力學(xué)問題,研究其理論、方法和應(yīng)用,在土木工程、水利工程、海洋工程、交通工程、機械工程、航空航天工程、材料工程等工程科學(xué)中都起著支撐作用,是這些學(xué)科的基礎(chǔ)學(xué)科之一。
《中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略·土木工程與工程力學(xué)》著重圍繞我國經(jīng)濟建設(shè)和社會可持續(xù)發(fā)展對該學(xué)科的重大需求,論述了學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值。遵照學(xué)科發(fā)展的自身規(guī)律和基礎(chǔ)研究的特點,把握世界范圍內(nèi)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科的前沿、動態(tài),以及信息化、智能化的時代特征,研究了該領(lǐng)域發(fā)展的中長期趨勢和新方向,調(diào)查了解了我國土木工程實踐與科技工作者在相應(yīng)學(xué)科領(lǐng)域研究中的貢獻和地位。結(jié)合我國國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的重大需求,綜合本領(lǐng)域一批科技工作者的意見,對學(xué)科前沿重大科學(xué)問題、重大戰(zhàn)略方向和資助機制提出了建議。從六個方面探討了土木工程與工程力學(xué)學(xué)科的重點發(fā)展方向,包括:城市化進程中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè);能源需求牽動的土木工程;重大基礎(chǔ)設(shè)施的防災(zāi)減災(zāi);可持續(xù)發(fā)展的土木工程;土木工程信息化和數(shù)字化;土木工程中的工程力學(xué)。
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目錄
總序i
前言v
摘要ix
Abstract xix
第一章 緒論1
第一節(jié)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科科學(xué)意義與戰(zhàn)略價值2
第二節(jié)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科發(fā)展規(guī)律和特點6
第三節(jié)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢13
第四節(jié)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科重點發(fā)展方向19
第五節(jié)土木工程與工程力學(xué)學(xué)科資助機制與政策建議23
第二章 城市化進程中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)26
第一節(jié)超高層和超大跨結(jié)構(gòu)的全壽命設(shè)計27
一、需求分析27
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢29
三、重要研究內(nèi)容31
第二節(jié)城市地下交通、地下工程和城市間交通工程的安全服役33
一、需求分析33
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢35
三、重要研究內(nèi)容36
第三章 能源需求牽動的土木工程38
第一節(jié)水利水電工程建設(shè)38
一、需求分析38
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢40
三、重要研究內(nèi)容42
第二節(jié)核能設(shè)施建設(shè)44
一、需求分析44
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢46
三、重要研究內(nèi)容47
第三節(jié)新能源開發(fā)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)48
一、海洋能源開發(fā)中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)48
二、風(fēng)電開發(fā)中的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)53
第四章 重大基礎(chǔ)設(shè)施的防災(zāi)減災(zāi)59
第一節(jié)地震災(zāi)變與防災(zāi)減災(zāi)61
一、需求分析61
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢62
三、重要研究內(nèi)容66
第二節(jié)風(fēng)致災(zāi)變與防災(zāi)減災(zāi)68
一、需求分析68
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢69
三、重要研究內(nèi)容70
第三節(jié)工程地質(zhì)災(zāi)害的控制與防御71
一、需求分析71
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢73
三、重要研究內(nèi)容74
第四節(jié)火致災(zāi)變與防災(zāi)減災(zāi)75
一、需求分析75
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢76
三、重要研究內(nèi)容78
第五節(jié)爆炸沖擊災(zāi)變與防災(zāi)減災(zāi)78
一、需求分析78
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢80
三、重要研究內(nèi)容82
第五章 可持續(xù)發(fā)展的土木工程84
第一節(jié)高性能結(jié)構(gòu)體系85
一、需求分析85
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢86
三、重要研究內(nèi)容88
第二節(jié)高性能和可再生材料88
一、需求分析88
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢89
三、重要研究內(nèi)容91
第三節(jié)重大工程結(jié)構(gòu)的性能設(shè)計92
一、需求分析92
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢92
三、重要研究內(nèi)容95
第四節(jié)大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評定96
一、需求分析96
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢97
三、重要研究內(nèi)容100
第六章 土木工程信息化和數(shù)字化102
第一節(jié)可信性結(jié)構(gòu)分析軟件和數(shù)字化設(shè)計104
一、需求分析104
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢106
三、重要研究內(nèi)容108
第二節(jié)數(shù)值模擬與先進實驗技術(shù)的融合109
一、需求分析109
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢111
三、重要研究內(nèi)容113
第三節(jié)高性能計算環(huán)境下的工程數(shù)值模擬114
一、需求分析114
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢115
三、重要研究內(nèi)容117
第七章 土木工程中的工程力學(xué)118
第一節(jié)工程材料的本構(gòu)理論和破壞準則119
一、需求分析119
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢121
三、重要研究內(nèi)容128
第二節(jié)極端條件下結(jié)構(gòu)的失效和災(zāi)變129
一、需求分析129
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢130
三、重要研究內(nèi)容133
第三節(jié)不確定性結(jié)構(gòu)力學(xué)134
一、需求分析134
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢135
三、重要研究內(nèi)容138
第四節(jié)工程流體力學(xué)139
一、需求分析139
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢140
三、重要研究內(nèi)容142
第五節(jié)多尺度力學(xué)與跨尺度關(guān)聯(lián)143
一、需求分析143
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢144
三、重要研究內(nèi)容149
第六節(jié)計算力學(xué)150
一、需求分析151
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢154
三、重要研究內(nèi)容165
第七節(jié)工程結(jié)構(gòu)優(yōu)化166
一、需求分析166
二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和趨勢167
三、重要研究內(nèi)容173
參考文獻174
關(guān)鍵詞索引183
致謝190
《中國學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略:土木工程與工程力學(xué)》:
一、需求分析
核能作為一種清潔高效的能源得到了廣泛的應(yīng)用。截至2015年(973計劃工程科學(xué)領(lǐng)域戰(zhàn)略研究工作組,2015),全球共有超過400座核電站,提供了世界上大約17%的電能。截至2010年10月23日,我國已投入運營、在建和籌建中的核電項目共計43個。其中在建核電機組23臺,總裝機容量為2540萬千瓦,占全球在建核電站的40%,成為目前全球在建核電項目最多、在建裝機容量最大的國家。據(jù)我國核能行業(yè)協(xié)會2014年公布的數(shù)據(jù),截至2013年,我國投入商業(yè)運行的核電機組已達17臺,總裝機容量為1483萬千瓦,占全國發(fā)電總裝機容量的1.19%,核能累計發(fā)電1107億千瓦,約占全國累計發(fā)電量的2.11%。在“十二五”規(guī)劃中,對《核電中長期發(fā)展規(guī)劃(2005-2020年)》進行了大幅調(diào)整,到2015年,我國核電總裝機容量達到3900萬千瓦,到2020年核電裝機容量將提高到5800萬千瓦,預(yù)估將投入建設(shè)資金約9400億元!笆濉逼陂g我國進入核電建設(shè)高峰,每年建設(shè)6~8臺機組,年裝機容量接近800萬千瓦。
然而,核電設(shè)施卻遭受地震、海嘯等自然災(zāi)害、軍事打擊和恐怖襲擊,以及偶然性重大事故等潛在威脅。1986年4月26日,蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站反應(yīng)堆爆炸引起的泄漏事故,造成50%的烏克蘭領(lǐng)土被不同程度地污染,超過20萬人口被疏散并重新安置,1700萬人被直接暴露在核輻射之下,經(jīng)濟損失約達2000億美元。2011年3月11日,日本東北部海域9.0級地震引起的福島第一核電站l~4號機組接連發(fā)生爆炸、控制壓力池破損等重大事故,導(dǎo)致堆芯熔融,放射性物質(zhì)嚴重擴散,日本經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)省原子能安全和保安院將福島第一核電站核泄漏事故等級定為7級,達到了與切爾諾貝利核電站同樣的等級,屬于最高級,成為日本迄今為止最為嚴重的核電站事故;福島核泄漏事故發(fā)生后,俄羅斯、德國、法國及我國都對在役核電設(shè)施的地震安全性進行了評估。1981年6月7日,以色列空軍使用MK-84炸彈摧毀了伊拉克耗時5年、投資達5億美元建造的“塔穆茲1號”核反應(yīng)堆。2001年9月11日發(fā)生的“9.11”事件中,據(jù)事后分析,被恐怖分子劫持的墜毀于賓夕法尼亞州的客機可能的襲擊目標就是位于賓夕法尼亞州南部三里島的三座核電站。美國核管理委員會在“9.11”事件后15天立即發(fā)布命令,禁止任何飛行器在核設(shè)施附近20千米的范圍內(nèi)飛行,禁飛高度規(guī)定為5500米,并且加強全國104個民用核電站的安全保護工作;法國政府也于10月25日將阿格(LaHague)核反應(yīng)堆周邊禁飛區(qū)半徑由100米增加至10千米,禁飛高度也增加至1500米,并于26日在核電站周邊部署了“響尾蛇”(Crotale)地對空攔截導(dǎo)彈。2004年8月24日,俄羅斯墜毀的兩架車臣恐怖分子挾持的圖-154和圖-134客機,其原定任務(wù)很可能是撞擊位于博恰羅沃的普京總統(tǒng)官邸,以及新沃羅涅日斯基和伏爾加頓斯克兩座核電站。以往對核電站的設(shè)計基準威脅只是考慮小規(guī)模的惡意攻擊,對于大型商用客機的蓄意撞擊卻沒有考慮!9·11”事件后,法德兩國專家研究后認為,現(xiàn)在的核電站只能抵御5座小飛機的撞擊,而無法抵御波音和空中客車等大型商用客機的撞擊。為此,美國核管理委員會已提出對于核電站要考慮大型商用飛機蓄意撞擊和制導(dǎo)炸彈襲擊的安全防護問題。
在我國,由于東南沿海地區(qū)的經(jīng)濟飛速發(fā)展對電力的旺盛需求及其水源和氣候的有利條件,使得大部分核電項目選址在東南沿海地區(qū),而這些地區(qū)均臨近環(huán)太平洋地震帶,同時也是我國軍事斗爭的前沿,我國在役的核電項目很有可能遭受到地震、軍事打擊、大型客機撞擊等恐怖襲擊的威脅。
由于核電發(fā)生嚴重事故的后果相當嚴重,核電安全及可靠的保證措施不僅是工程技術(shù)方面的問題,而且直接影響到核電建設(shè)和使用的部署和規(guī)劃。
……
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