外文翻譯--結(jié)構(gòu)設(shè)計原理-資料下載頁
2025-01-18 15:21本頁面
【正文】 工程可以被分為三個階段：計劃、設(shè)計、施工。 結(jié)構(gòu)設(shè)計包含確定結(jié)構(gòu)最合適的比例并且測量單元體的尺寸及其包含的細部。這是一項結(jié)構(gòu)工程中技術(shù)性和數(shù)學性最強的一個階段，但是如果不能全面的與計劃和施工階段相協(xié)調(diào)的話，它是不能被進行的。成功的設(shè)計者在任何時候都能全面地考慮到結(jié)構(gòu)初步設(shè)計中包含的各種因素，同時還充分考慮到以后施工中可能遇到的各種問題。尤其，任何一個結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計首先包括結(jié)構(gòu)所必須抵抗的荷載及其它設(shè)計因素的確定，因此，在設(shè)計中必須考慮到。然后開始分析（或計算）由荷載、收縮、徐變或其它設(shè)計因素引起的總內(nèi)力（推力、剪力、彎矩和扭矩），應(yīng)力強度、應(yīng)變、變形及反力等。最后是比例的確定和選擇構(gòu)件和連結(jié)件的材料，用來充分的抵抗由設(shè)計條件帶來的影響效應(yīng)，這種用來評斷特定的比例是否會帶來想要的結(jié)構(gòu)的標準反映出你的知識的積累程度、直覺以及判斷。常見的土木工程結(jié)構(gòu)例如橋梁、建筑，過去的這種做法是在比較應(yīng)力強度以及由使用荷載和其它設(shè)計因素引起的應(yīng)力強度的基礎(chǔ)上設(shè)計的。這種傳統(tǒng)的設(shè)計被稱作彈性設(shè)計，因為允許應(yīng)力強度是按照這樣一種理念進行選擇的，即材料的拉、壓允許應(yīng)力與屈服強度相同并且不能超過結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)力。當然，考慮到垮塌的可能性及結(jié)構(gòu)的允許變形，對允許應(yīng)力強度的選擇可作適當?shù)男拚８鶕?jù)結(jié)構(gòu)的類型和所包含的條件，對于在假定的條件下在實際結(jié)構(gòu)的分析模型中所計算得的應(yīng)力強度與在實際的承載條件下實際構(gòu)件所產(chǎn)生的應(yīng)力強度可能相似也可能不同。當計算得的應(yīng)力強度可以被先前的經(jīng)驗所解釋和肯定時，這種相似度就不再重要了。使用條件和允許應(yīng)力強度的選擇應(yīng)該相對垮塌留有一定的安全余地，這種安全余地大小的選擇取決于荷載、分析、設(shè)計、材料和施工的不確定程度及垮塌將引起的后果。例如：一個允許抗拉強度為20000磅每立方英寸的結(jié)構(gòu)采用抗拉強度為33000磅每立方英寸的鋼材，則相對于抗拉屈服強度的安全余地為33000/20000。允許應(yīng)力法有一個嚴重的缺陷，也就是它不能為各類結(jié)構(gòu)及其構(gòu)件給出一個統(tǒng)一的超載能力。因此在今天有這樣一種快速發(fā)展的趨勢，即把設(shè)計建立在極限強度和結(jié)構(gòu)實驗基礎(chǔ)之上，將舊的允許應(yīng)力法作為設(shè)計的一種供選擇的方法。這種新的方法在鋼筋混凝土設(shè)計文獻和剛結(jié)構(gòu)彈性設(shè)計文獻中被稱為強度設(shè)計。當在強度設(shè)計的基礎(chǔ)確定比例時，參與的實際荷載會首先乘以一個合適的荷載分項系數(shù)（大于1），這個荷載的大小取決于荷載的不確定度，它在結(jié)構(gòu)的生命周期內(nèi)改變的可能性和荷載的聯(lián)合作用的可能性，頻率以及特殊的聯(lián)合作用的持續(xù)性。當這種方法應(yīng)用于鋼筋混凝土設(shè)計時，鑒于材料在強度、工藝和尺寸上的不利的變化，結(jié)構(gòu)單元的理論承載力會由于乘了一個承載力折減系數(shù)而降低。此時結(jié)構(gòu)的比例會由以下主導因素確定，逐步增大的荷載將會導致（1）疲勞、彎曲或脆斷（2）或在某一內(nèi)部截面產(chǎn)生屈服（3）或使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生彈性位移（4）或者使整個結(jié)構(gòu)處于垮塌的邊緣。后種方法的支持者聲稱它可以產(chǎn)生一個更實際的設(shè)計以及提供一個比實際參與的條件更精確的強度留余。這種改進源于這樣一種事實，即在結(jié)構(gòu)的極限附近的非線形和線形可以得到解釋和說明。近十幾年來，許多杰出的工程師越來越觀注到安全系數(shù)這種方法的不合適和不切實際而且基于這一概念的結(jié)構(gòu)的理性設(shè)計也變的更加糟糕，導致了許多設(shè)計方案的過度的保守，以至于由此產(chǎn)生的不經(jīng)濟的設(shè)計和一些情況下的破壞概率較高的冒險設(shè)計。他們宣稱不論是結(jié)構(gòu)的安全或破壞，都不存在確定的事實，而反之是安全的概率或破壞的概率。因此，他們覺得荷載效應(yīng)的變化和結(jié)構(gòu)抵抗力的變化應(yīng)該應(yīng)用統(tǒng)計的方法進行研究，并且對結(jié)構(gòu)的耐用性和使用性進行估計。這種方法也許不適用于單個結(jié)構(gòu)的單元的設(shè)計，然而它在框架設(shè)計的規(guī)則和規(guī)定中它是適用的。建設(shè)法規(guī)和特殊規(guī)定高度的認同并清楚的說明了設(shè)計師們所反映的因素和相應(yīng)的可能性。如果一個好的線型需要一個曲線橋——一部分或是全部的長度，則所有的外部縱向線或結(jié)構(gòu)的邊緣應(yīng)當與曲線軸平行，這也是遵循了排列整齊的指導思想。除非斜向跨過路面或河流強制了其它的方向，否則橋墩或柱式墩的橫向軸線都必須與曲線的軸線垂直。交通設(shè)計的需求偶爾導致銳角斜交或者分層交叉，這些都會為橋梁設(shè)計者找到更好的解決方案帶來麻煩。
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