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J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2 (February 2008)
2008-02-06 2:48

1)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 173-180 (February 2008)
Numerical Study of Stiffened Socket Connections for Highway Signs, Traffic Signals, and Luminaire Structures
Diya Mahmoud Azzam,1 A.M.ASCE and Craig C. Menzemer,2 M.ASCE
1Research Engineer, California Department of Transportation, 2800 Gateway Oaks Dr., Sacramento, CA 95833. E-mail: diya_azzam@dot.ca.gov
2Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, The Univ. of Akron, Akron, OH 44325-3905 (corresponding author). E-mail: ccmenze@uakron.edu
>高速公路标牌、交通信号灯和光源结构的带有加强件的穿孔连接的数值研究
>在AASHTO(American Association of State Highway and Transportation Officials美国各州公路和运输工作者协会)2001规范对信号、标志和光源结构作出有关规定时,还很少有关圆盘插孔连接(through plate socket connections)上的三角片加强件(gusset stiffener)的疲劳实验数据。对于圆盘插孔连接,基于先前Valmont的Minnesota大学和Austin的Texas大学的研究结果,本文尝试研究了三角加强件在各种尺寸和几何形状情况下对基础圆盘(base plate)厚度的影响。疲劳实验表明,加强件使连接的疲劳抗力提高了。采用有限元法的参数研究显示出实际性能与AASHTO规范相抵触的倾向。加强件达到102mm的垂直高度时局部应力接近常数。而且对于目前认为是C类的短加强件,局部应力达到最高。研究也表明对于这种结构,疲劳研究和实验对于确认当前的疲劳种类是必要的。
>关键词:Fatigue strength; Fatigue life; Finite element method; Steel; Traffic signals; Traffic signs; Stiffness
>评价:分析方法为有限元,而且是用ANSYS2004的Swanson Analysis Systems,SHELL63单元。没做实验,但引用了文献实验结果。创新点在于研究对象和研究内容,比规范考虑得详细(主要是考虑三角片加强件的情况,以及基础圆盘厚度的影响),并且得到了与规范相抵触的结论,说明规范有待修改。
>知识点:疲劳设计的基本思路(AASHTO在其Standard Specifications for Highway Signs, Luminaires, and Traffic Signals对信号、标志和光源结构作出有关规定,主要是考虑这些结构在各种风作用下的循环疲劳设计,用constant amplitude fatigue limit等幅疲劳极限CAFL作为指标)。ANSYS软件。
>参考文献:AASHTO规范中对信号、标志和光源结构作出的有关规定。少量的类似本文研究内容的以往研究。

2)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 181-188 (February 2008)
Assessment of Subzero Fracture of Welded Tubular K-Joint
T. Björk,1 S. Heinilä,2 and G. Marquis3
1D.Sc., Project Manager, Laboratory of Fatigue and Strength, Lappeenranta Univ. of Technology, P.O. Box 20, FIN-53851 Lappeenranta, Finland.
2M.Sc., Researcher, Laboratory of Fatigue and Strength, Lappeenranta Univ. of Technology, P.O. Box 20, FIN-53851 Lappeenranta, Finland.
3D.Sc., Professor, Laboratory of Fatigue and Strength, Lappeenranta Univ. of Technology, P.O. Box 20, FIN-53851 Lappeenranta, Finland.
>焊接管K结点在零度以下断裂的评估
>本文采用数值分析和实验对具有冷加工矩形中空截面(cold-formed rectangular hollow sections)的足尺焊接K结点(welded K-joints)的变形、极限承载力、断裂性能进行了研究。在23°C到-60°C之间对焊接K结点进行了广泛的断裂实验,表明主要破坏模式是位于受拉的斜撑-下弦焊接趾部的下弦翼缘的延性撕裂。对于一个K结点展开裂纹,基于J积分(J-integral)的有限元与−40°C 测量得到的J–Δa材料曲线(J–Δa material curves)相结合。评估表明,裂纹一旦发生,将会在接近常载下继续开展。有限元模型中假定的初始裂纹的形状和尺寸是保守的,估计的最大承载力和结点延性与实验结果相比是保守的。本文方法有望用来估计管结点低温(low temperatures)下的极限延性(ultimate ductility)。
>关键词:Assessments; Cracking; Welds; Joints; Deformation; Hollow sections
>知识点:断裂力学。钢构件成型技术。MSC MARC软件。
>评价:分析方法为断裂力学,弹塑性分析,有限元法而且是MARC软件。研究内容新(冷加工的矩形中空截面的焊接K结点在低温下的断裂性能,而以往研究多在于热成形hot-formed、常温情况)。而且做了低温下的材料实验和断裂实验以提供有限元分析时需要的真实的材料本构关系、材料断裂基本数据,并将有限元计算结果与实验进行了对比,说明本文分析方法的可行性。
>参考文献:焊接K结点在常温下的断裂研究,材料本构关系研究。

3)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 189-197 (February 2008)
Compression Strength of Unstiffened Elements in Cold-Reduced High Strength Steel
J. Ye1 and K. J. R. Rasmussen2
1School of Civil Engineering, Univ. of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia.
2School of Civil Engineering, Univ. of Sydney, Sydney, NSW 2006, Australia.
>冷扎高强钢中非加劲板的抗压强度
>本文研究承受均匀压力的高强G550钢(high strength G550 steel)制作的非加劲板件(unstiffened elements)。该板件厚1mm或小于1mm,倾于局部失稳。对于这种钢材,当前设计准则指定了附加降低系数(reduction factors)来补偿其降低的强度,这种强度的降低在以前被归于缺乏应变硬化(strain-hardening)造成。本文对受压的非加劲板件进行了实验,并进行先进的有限元分析,确定这种板件类型的合理的降低系数。分析研究表明,在中等长厚比(intermediate slenderness range)范围内,逐渐屈服(gradual yielding)的作用是导致G550具有相对较低强度的主要原因,应变硬化并不是主要原因。用短的单角钢短柱(single-angle stub columns)和双角钢短柱(double-angle stub columns)进行实验。将实验强度与当前美国与澳大利亚冷加工钢结构规范进行了对比,并就G550钢设计规定提出建议,认为对于非加劲板件降低系数取为0.9是合适的。
>关键词:Compressive strength; Stiffness; High strength steel
>评价:分析方法为有限元,非弹性大变形分析inelastic large displacement analysis,用ABAQU HKS 2002。内容有创新(非加劲板,以前有加劲板强度降低系数的研究;而且对影响非加劲板受压强度的各种因素都进行了分析,最终才给出综合结论与建议)。做了实验。最终给出了建议的冷扎高强钢中非加劲板的抗压强度的降低系数,具有指导工程设计的意义。
>知识点:钢结构材料强度理论,主要涉及(受压)板件强度理论(板件强度与哪些因素有关)。ABAQUS软件。
>参考文献:澳大利亚、北美有关冷扎高强钢强度的规范,ASTM(American Society for Testing and Materials美国材料与试验协会)有关冷扎高强钢材料规范、试验程序。有加劲板的冷扎高强钢抗拉强度研究。

4)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 198-208 (February 2008)
Experimental and Numerical Investigation of the Tensile Behavior of Blind-Bolted T-Stub Connections to Concrete-Filled Circular Columns
Huang Yao,1 Helen Goldsworthy,2 and Emad Gad3
1Ph.D. Student, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Univ. of Melbourne, Parkville, 3010, Australia (corresponding author). E-mail: hyao@civenv.unimelb.edu.au
2Senior Lecturer, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Univ. of Melbourne, Parkville, 3010, Australia.
3Senior Lecturer, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Univ. of Melbourne, Parkville, 3010, Australia, and Associate Professor, Swinburne Univ. of Technology, Australia.
>灌注混凝土圆柱的埋入螺栓T-stub连接的拉伸性能实验和数值研究
>本文给出两组实验和分析研究,关于灌注混凝土的圆形中空截面的一种改进的抗弯连接的结构性能,该连接是使用埋入螺栓(blind bolts)的T-stub连接件中(该连接件的构造是:由垂直的端板和水平的翼板构成,是一个整体;垂直端板用来与圆柱管壁连接,因此的弯曲的,并通过上下两排、每排三个的埋入螺栓与圆柱管壁用螺帽连接,埋入螺栓是L型的、用表面扎有肋纹的钢筋制作;水平翼板用来与梁端翼板连接)。第一部分介绍T-stub 连接的大比例拉伸破坏实验及测试设备,第二部分介绍系列拔出实验,探究混凝土灌注钢管(concrete-filled steel tubes)中肋纹钢筋(cogged bars)的锚固性能。这种连接类型的良好的强度和刚度特性表明它可被方便地用做焊接抗弯连接。采用一改进的3D有限元模型模拟具有埋入螺栓的T-stub连接(blind-bolted T-stub connections)的拉伸性能。有限元模型考虑了螺栓头部、管壁、T-stub端头板和螺帽(nuts)的材料非线性、几何不连续性、以及复杂的接触作用。有限元分析结果与实际连接性能在数值上吻合。提出由多种非线性弹簧组成的刚性模型预测混凝土灌注钢管中肋纹钢筋的拔出性能。埋入螺栓上的肋纹对于消除薄管壁的应力集中非常有效。拉伸荷载可在管壁的薄膜作用和肋纹钢筋的锚固之间进行分配。因此,在组合结构框架中,通过使用具有肋纹(cogged extensions)的埋入螺栓连接梁的翼缘与柱,可有效地获得梁柱之间的弯矩传递。
>关键词:Anchorages; Connections, bolted; Finite elements method; Nonlinear analysis; Slips; Tensile loads
>评价:分析采用ANSYS有限元软件。研究对象是自己设计的新型连接方式(前期设计,并已做过一些简单研究)。本文研究涉及实验和有限元分析两部分,重点是实验(分别进行了连接件整体的拉伸实验,并针对螺栓进行了拔出实验)。研究目的主要是说明这种连接方式作为组合结构框架梁柱之间的弯矩传递连接是否可行可靠。
>知识点:钢结构构件连接基本知识。ANSYS2003(需要考虑螺栓与混凝土的粘结、螺栓上肋纹的模拟)。
>参考文献:组合结构梁柱抗弯连接的各种连接类型及其性能研究。

5)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 209-220 (February 2008)
Continuum Model for In-Plane Anisotropic Inelastic Behavior of Masonry
Chiara Calderini1 and Sergio Lagomarsino2
1Research Assistant, Dept. of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Univ. of Genoa, Via Montallegro 1, 16145, Genoa, Italy. E-mail: chiara.calderini@unige.it
2Full Professor, Dept. of Civil, Environmental and Architectural Engineering, Univ. of Genoa, Via Montallegro 1, 16145, Genoa, Italy. E-mail: sergio.lagomarsino@unige.it
>砌体平面内各向异性性能的连续模型
>本文研究,砌体结构(masonry structures)在静力增量荷载和动力荷载下的各向异性破坏过程和消耗性能。给出了一个基于简化微观力学假定的均匀连续模型。考虑了平面应力问题。采用有限元方法进行数值分析。将砌体视为由砖块(blocks)、砂浆平缝(mortar bed joint)和砂浆竖缝(mortar head joints)组成的复合材料。砂浆平缝被处理为由粘结、拉伸强度和摩擦控制的界面特征,砂浆竖缝被视为几何非连续性。材料的内部对称性导致两对不同的对称平缝,由相等的状态变量控制。在这两对缝处的位移突变的计算,可以足够评价所有含有该单位胞体的缝处的位移突变。在本构公式中考虑非线性的应力-应变关系,用平均应力和平均应变表示。后者由弹性应变分布和依赖于灰缝(mortar joints)和砖块破坏的不同的非弹性应变分布产生。用能量方法描述破坏过程。滞回特性通过对水平灰缝考虑库仑摩擦原理(Coulomb-type friction law)来描述。模型采用通用有限元程序(ANSYS)完成。给出一个循环加载的简单例子来表明模型的有效性。
>关键词:Continuum mechanics; Elasticity; Masonry; Preservation(文物或遗址)保护; Finite element method; Anisotropy
>评价:模型创新(针对砌体平面应力问题,提出一种连续各向异性的砌体模型,而且模型参数很简单,便于应用)。该模型通过ANSYS扩展输入,并用该软件进行算例验证。
>知识点:连续介质力学,各向异性材料的力学描述。砌体基本知识。ANSYS软件。
>参考文献:以往研究中的多种砌体连续模型。

6)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 221-230 (February 2008)
Suggested Empirical Models for Corrosion-Induced Bond Degradation in Reinforced Concrete
Kapilesh Bhargava,1 A. K. Ghosh,2 Yasuhiro Mori,3 and S. Ramanujam4
1Scientific Officer, Architecture and Civil Engineering Division, Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India (corresponding author). E-mail: kapilesh_66@yahoo.co.uk; kapil_66@barc.gov.in
2Head, Reactor Safety Division, Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India. E-mail: ccss@barc.gov.in
3Professor, Dept. of Environmental Engineering and Architecture, Graduate School of Environmental Studies, Nagoya Univ., Furo-Cho, Chikusa-Ku, Nagoya 464-8603, Japan. E-mail: yasu@sharaku.nuac.nagoya-u.ac.jp
4Associate Director, Engineering Services Group, Bhabha Atomic Research Centre, Trombay, Mumbai 400 085, India. E-mail: ramjam@barc.gov.in
>钢筋混凝土腐蚀导致的粘结退化的建议经验模型
>本文提出一个简单的经验模型(empirical models)评估粘结强度(bond strength)的退化(reduction),该退化是作为钢筋混凝土中钢筋腐蚀(reinforcement corrosion)的函数描述的(即建立钢筋腐蚀程度与名义粘结强度的函数关系)。这些模型是在考虑了广泛发表的有关钢筋腐蚀导致的粘结强度退化的实验研究基础上提出的,并利用这些参考的实验研究验证了该模型。研究表明,提出的模型所提供的关于钢筋腐蚀导致的粘结强度退化的估计,与实验观察值吻合好。还发现模型提供的预测符合其它已发表的经验预测的数据。本文还尝试评估粘结破坏的、具有腐蚀钢筋的RC梁抗弯强度(提供的抗弯强度公式)。发现基于所提的粘结退化模型的受腐蚀的RC梁的抗弯强度的分析预测与实验观察及参考实验研究的经验预测值都吻合。本研究提出的钢筋腐蚀导致的粘结强度的逐步丧失,在预测侵蚀环境(aggressive environment)下结构服役寿命方面很有用。
>关键词:Corrosion; Bonding strength; Concrete, reinforced; Flexural strength; Pull-out resistance; Concrete beams; Degradation
>评价:研究价值在于总结了以往众多的有关钢筋腐蚀导致的粘结强度退化,给出名义粘结强度经验公式,此外还给出相关的RC梁的抗弯承载力计算公式,这些都方便了工程设计。分析方法是将经验模型直接与实验结果对比,没有进行有限元分析。
>知识点:钢筋混凝土粘结(实验与分析)。钢筋混凝土抗弯承载力。
>参考文献:较丰富的腐蚀钢筋的粘结特性研究,包括实验(粘结实验、梁等构件实验)、粘结模型、有限元程序(DIANA等)分析。

7)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 231-239 (February 2008)
Design of Optimally Reinforced RC Beam, Column, and Wall Sections
Mark Aschheim,1 Enrique Hernández-Montes,2 and Luisa María Gil-Martín3
1Associate Professor, Santa Clara Univ., 500 El Camino Real, Santa Clara, CA 95053 (corresponding author). E-mail: maschheim@scu.edu
2Associate Professor, Campus de Fuentenueva, Univ. of Granada, 18072 Granada, Spain. E-mail: emontes@ugr.es
3Associate Professor, Campus de Fuentenueva, Univ. of Granada, 18072 Granada, Spain. E-mail: mlgil@ugr.es
>梁、柱和墙截面的优化配筋设计
>本文将(非线性)共轭梯度法(nonlinear conjugate gradient search technique)与矩形RC横截面的极限强度通用模型相结合,以确定提供可靠抗力的所需的钢筋。对全部配筋进行了优化,获得总体最小量或是承受各种约束条件下的最小量,如对面用相等的钢筋或在各个面都用相等量的钢筋。该模型可用于承受单轴或双轴弯曲(uniaxial or biaxial bending)的梁、柱、墙截面。使用电子表格(preadsheet)的计算功能,可以直接求出解答。通过避免冗长的手算和常规迭代设计中存在的近似性问题,本方法可以避免误差和潜在的不安全设计,而优化钢筋量的使用可改进RC结构设计。
>关键词:Concrete columns; Concrete beams; Walls; Bending
>评价:本文是研究者系列研究之一,前面做了(柱)单弯问题,本文重点解决双弯问题。这一系列研究的价值是针对单轴或双轴弯曲的梁、柱、墙截面提出一套优化计算方法并编制程序,可以直接根据受力要求给出优化的配筋,避免了设计时手工反复试算、修改配筋的麻烦,具有工程实用价值。
>知识点:共轭梯度法(一种数学优化方法,最初由Hesteness和Stiefel于1952年为求解线性方程组而提出,后来被用于求解无约束最优化问题。基本思想是把共轭性与最速下降方法相结合,利用已知点处的梯度构造一组共轭方向,并沿这组方向进行搜索,求出目标函数的极小点。)。钢筋混凝土梁、柱、墙矩形截面单弯、双弯承载力理论。
>参考文献:梁、柱(单弯、双弯)、墙承载力设计的一些问题(包括柱的压力-弯矩极限包络图在截面设计中存在的问题等),相关截面承载力的计算程序(PCAColumn、CSiCol 2006、BIAX-2等)。

8)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 240-247 (February 2008)
Performance-Based Seismic Design of Wood Frame Buildings Using a Probabilistic System Identification Concept
John W. van de Lindt,1 M.ASCE; Shiling Pei,2 and Hongyan Liu3
1Associate Professor, Dept. of Civil Engineering, Colorado State Univ., Mail Stop 1372, Fort Collins, CO 80523-1372 (corresponding author). E-mail: jwv@engr.colostate.edu
2Doctoral Candidate, Civil Engineering Dept., Colorado State Univ., Fort Collins, CO 80523-1372.
3Doctoral Candidate, Civil Engineering Dept., Colorado State Univ., Fort Collins, CO 80523-1372.
>使用或然体系识别概念对木框架建筑进行基于性能的抗震设计
>木框架结构(wood frame structures)的基于性能的抗震设计(Performance-based seismic design,PBSD)以前只是由一些研究者进行了初步的研究,目前在美国及其它国家还处在发展中。本文提出可供木框架结构PBSD选择的应用体系识别逻辑(applying system identification logic)的基本概念。在木框架结构PBSD中,规定危险水平(hazard level)(指地震强度)和相应性能的结合体,并按照对这些性能有益的方式去设计结构体系。对于木框架建筑(wood frame buildings),本方法符合系统识别问题(system identification proble)的定义,即,输入和输出都是已知的,要寻找的是二者之间的非线性系统。在很多情况下,剪力墙位置,即几何信息,是已知的,要寻找的是墙体的设计。本文中,给出了这一概念并提出在PBSD构架内应用这一概念的程序。通过两个例子对该程序的有效性进行验证,即两层木剪力墙和两层木框建筑的设计举例。在这两个例子中,都使用了常用于木框架结构抗震分析的十参数滞回模型(ten-parameter hysteresis model),以模拟要识别的非线性系统。该“设计”通过应用一套常用的地面运动记录进行了检验,并将变形反应峰值(peak deformation response)的多记录增量动力分析(multirecord incremental dynamic analysis)与目标(性能)曲线(target (performance) curve)进行了对比。本方法对这两个结构例子的应用很有效,表明了它进一步在更复杂结构和性能估计(performance measures)方面的前景。
>关键词:Seismic design; Wood structures; System analysis; Identification; Frames; Probability
>评价:方法(概念)有创新(以前木框架结构PBSD方法只是初步研究,本文提出一种基于系统识别的新概念方法)。
>知识点:系统识别。木结构基本知识。基于性能的抗震设计PBSD。
>参考文献:加州结构工程协会Structural Engineers Association of California (SEAOC),联邦紧急事件管理局Federal Emergency Management Agency(FEMA)关于PBSD的规范。少量木结构PBSD的以往研究。

9)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 248-257 (February 2008)
FRP Z-Spike Repairing of Wood Railroad Crossties
R. M. Gutkowski,1 A.M.ASCE; TJ T. Schilling,2 J. Balogh,3 and D. W. Radford4
1Professor, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Colorado State Univ., Fort Collins, CO 80523. E-mail: gutkowsk@engr.colostate.edu
2Structural Engineer, KLNA, Loveland, CO. E-mail: tjshilling@klaa.com
3Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering Technology, Metro State College at Denver, Denver, CO 80217-2972. E-mail: jbalogh@mscd.edu
4Associate Professor, Dept. of Mechanical Engineering, Colorado State Univ., Fort Collins, CO 80526. E-mail: don@engr.colostate.edu
>用FRP Z-spikes维修木制铁路枕木
>本研究进行了用FRP(fiber-reinforced polymer,纤维增强聚合体)加强棒(Z-spikes)增强的(强度)退化铁路枕木(deteriorated railroad crossties)的加载实验,研究加强棒对抗弯刚度的影响。通过安装13mm直径苯乙烯玻璃(polyglass)聚脂树脂(polyester resin)玻璃纤维(fiberglass)棒,提供加强作用,棒与枕木间用环氧树脂粘结。Z-spikes插入强度退化的铁路枕木中,垂直于主弯曲轴(primary bending axis),以增强水平剪力并提高弯曲刚度。它们成对安装,从枕木试件的两端开始,位置逐次向内。十排加强棒顺次插入到每个枕木试件中,每排安装完后都进行一次加载实验。加载实验结果表明,十排剪力销钉都插入后,有效抗弯刚度(effective flexural stiffness (EI))平均增长58%。
>关键词:Fiber reinforced plastics; Railroad tracks; Wood; Load tests; Rehabilitation; Stiffness;
Reinforcement
>评价:研究手段是实验,用实验探究本文加固方法能提供的加固程度。本文是研究者Z-spiking增强木构件的系列研究之一,与以前不同在于尺寸比较大。
>知识点:木杆件基本材料力学性能。木构件维修方式。FRP应用。
>参考文献:木制结构铁路中木制构件的维修(不同的方式)。

10)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 258-268 (February 2008)
Dynamic Serviceability in Lightweight Engineered Timber Floors
Erik Stefan Bernard1
1Director, Technologies in Structural Engineering P/L, P.O. Box 763, Penrith, NSW 2751, Australia. E-mail: s.bernard@tse.net.au
>轻质工程木楼板的动力适用性
>轻质工程木楼板(engineered timber floors (ETFs))的振动问题,偶尔被居住者报道。以前对木楼板的振动已有广泛研究,并对避免动力适用性问题的相关设计准则起到推进作用。然而还是继续出现不满意的报道。本实验研究对许多轻质ETF构造进行了检查,发现很多都是满足当前企图排除人走动(foot traffic)时造成的振动的设计准则的。然而,在诸如drummines和晃动(shaking)的振动扰动(vibrational disturbances)方面,这些楼板的表现都不能令人满意。普通的设计变更诸如改变扣件或是塞东西(blocking)对振动扰动几乎没有影响。实验表明可能需要采用最小结构阻尼的办法控制这些现象。
>关键词:Vibration; Damping; Serviceability; Wood floors; Timber construction
>评价:针对轻质木楼板振动扰动下的适用性进行研究,而以研究往多只进行人走动时的适用性。研究方法是实验。研究内容比较全面,对各种改进措施的效果都进行了研究。
>知识点:振动分析基本原理。
>参考文献:关于木楼板振动的研究,包括分析、减少振动的方法。

11)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 269-278 (February 2008)
Design Formulas for Damping of a Stay Cable with a Damper
Yozo Fujino,1 M.ASCE and Nam Hoang2
1Professor, Dept. of Civil Engineering, The Univ. of Tokyo, 7-3-1 Hongo Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan (corresponding author). E-mail: fujino@civil.t.u-tokyo.ac.jp
2Lecturer, Faculty of Civil Engineering, Ho Chi Minh City Univ. of Technology, Ho Chi Minh City, Vietnam; formerly, Postdoctoral Research Fellow, The Univ. of Tokyo, 7-3-1 Hongo Bunkyo-ku, Tokyo 113-8656, Japan. E-mail: nam@bridge.t.u-tokyo.ac.jp
>具有阻尼器的电缆阻尼的设计公式
>阻尼器在控制桥梁斜拉索(stay cable)大幅振动(large-amplitude vibrations)方面的性能被一些基本参数所影响,诸如缆索的下垂(sag)量和弯曲刚度、阻尼支撑的刚度。本文分析导出一个普通索的模态阻尼系数(modal damping ratio)的精确渐近公式(asymptotic formulas)。该公式包括上述参数,适合具有有限支撑刚度的阻尼。对于一粘滞阻尼(viscous damper),影响参数与模态阻尼公式中的降低和修正系数想结合,大大简化了斜拉索的设计过程。还将分析结果拓展到近来实用中的高阻尼橡胶阻尼器(high-damping rubber dampers,HDR阻尼器)。最后,将关于两种类型阻尼器(粘滞阻尼、HDR阻尼器)的设计的重要公式进行了列表。
>关键词:Damping; Vibration; Rubber; Cables
>评价:本文分析方法属于理论公式推导。研究内容有创新。
>知识点:振动理论,阻尼概念。
>参考文献:斜拉索阻尼(阻尼产生来源、阻尼器类型、阻尼器的设计与优化设计、安装阻尼器后缆索的振动分析)。

12)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 279-288 (February 2008)
Seismic Performance Evaluation of a Large-Scale Composite MRF Using Pseudodynamic Testing
Ricardo A. Herrera,1 James M. Ricles,2 P.E., M.ASCE; and Richard Sause,3 P.E., M.ASCE
1Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, Univ. de Chile. Ave. Blanco Encalada 2002, Piso 4, Santiago, Chile. E-mail: riherrer@ing.uchile.cl
2Bruce G. Johnston Professor of Structural Engineering, ATLSS Center, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Lehigh Univ., 117 ATLSS Dr., Bethlehem, PA 18015 (corresponding author). E-mail: jricles@lehigh.edu
3Joseph T. Stuart Professor of Structural Engineering, ATLSS Center, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Lehigh Univ., 117 ATLSS Dr., Bethlehem, PA 18015. E-mail: rsause@lehigh.edu
>使用拟动力实验的大比例复合MRF抗震性能评估
>对一个由钢混凝土柱(concrete filled tube (CFT) columns)和宽翼缘梁(wide flange beams)组成的组合框架(composite moment resisting frame (MRF))的抗震性能进行了实验研究。使用基于性能的(performance-based)设计概念设计了一个四层组合MRF实验结构。性能目标包括:1)在频繁地震(frequent occurrence earthquake)下的运做(使用)性能水平;2)设计基本地震(design basis earthquake)下的生命安全性能水平;3)大地震(the maximum considered earthquake)下的防倒塌性能水平。使用混合拟动力实验法(hybrid pseudodynamic test method)使实验结构受到这些地震输入水平的地震。实验中包括了原型建筑物中与重力框架相关的P-Δ效应(P-Δeffects)。实验结果表明,地震激励荷载下的结构性能符合所有三个地震水平下所期望的性能,表明具有CFT柱的复合MRFs可以达到有效的抗震性能。
>关键词:Composite structures; Earthquake resistant structures; High strength concrete; High strength stee; Frames; Hybrid methods; Seismic effects; Pseudoynamic method
>评价:研究方法就是实验。利用实验验证结构设计是否符合设计期望,设计是按照当前规范ACI 2002(American Concrete Institute,Building code requirements for structural concrete);AISC 2002(American Institute of Steel Construction,Seismic provisions for structural steel buildings); ICC 2000(International Code Council,International building code)。本文是研究者先前一论文的后继研究。
>知识点:拟动力实验法。基于性能的设计概念。
>参考文献:CFT-MRF结构的大量研究成果,包括单构件(梁、柱、节点、连接件)受力性能、结构整体的非线性特性、动力性能。

13)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 289-299 (February 2008)
Seismic Performance of Pre-Northridge Welded Steel Moment Connections to Built-Up Box Columns
Taejin Kim,1 Božidar Stojadinović,2 M.ASCE; and Andrew S. Whittaker,3 M.ASCE
1Assistant Professor, Dept. of Architectural Engineering, Sungkyunkwan Univ., Suwon, Republic of Korea, 440-746. E-mail: taejin@skku.edu
2Associate Professor, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Univ. of California at Berkeley, Berkeley, CA 94720-1710. E-mail: boza@ce.berkeley.edu
3Professor, Dept. of Civil, Structural, and Environmental Engineering, Univ. at Buffalo, 230 Ketter Hall, Buffalo, NY 14260. E-mail: awhittak@acsu.buffalo.edu
>与已建造方管柱连接的Northridge地震前焊接抗弯连接的抗震性能
>对W型深梁(deep W-shape beams)和已建造方管柱(square built-up box columns)之间的全约束钢抗弯连接(fully restrained steel moment connections)的地震反应进行了实验和分析研究。原型梁-柱连接选自于一个建造于1994年Northridge地震前的钢抗弯框架。使用原型连接数据制造了两个足尺(full-size)、单片、Northridge前(pre-Northridge)的方管柱连接构造试件。预先实验分析表明,方管柱连接的反应可能会与W型柱连接有明显不同。两个试件都使用标准连接实验协议(standard connection prequalification test protocol),结果都是在完整结点渗入(complete joint penetration (CJP))的焊接处产生脆性断裂破坏,该焊接处位于连接漂移角(connection drift angles)小于0.8%弧度的梁翼缘上。Northridge前的梁翼缘CJP焊接看似以脆性方式破坏,与柱横截面类型无关。使用实验结果验证试件的ABAQUS有限元模型。裂纹在梁翼缘CJP焊缝的位置与高轴向应力区是一致的,依赖于柱类型、连续板的存在、以及方柱板的厚度。
>关键词:Box Columns; Conn ections; Cracking; Steel frames; Seismic effects; Welds
>评价:针对一连接构造进行抗震性能研究,研究对象工程价值明确。研究方法是实验+ABAQUS软件。
>知识点:钢结构。ABAQUS软件。
>参考文献:以往类似连接的实验及研究文献。

14)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 300-309 (February 2008)
Vibration Controller Design for Confined Masonry Walls by Distributed Genetic Algorithms
Abdolreza Joghataie1 and Mohtasham Mohebbi Asbmarz2
1Associate Professor, Civil Engineering Department, Sharif Univ. of Technology, Tehran, Iran (corresponding author). E-mail: joghatae@sharif.edu
2Ph.D. Candidate, Civil Engineering Dept., Sharif Univ. of Technology, Tehran, Iran.
>用分布遗传法对约束砌体墙的振动控制设计
>本文采用数值模拟对具有非线性滞回反应的约束砌体墙(confined masonry walls;两端受柱约束的砌体墙)的主动控制(active control)进行了研究。目的是减小反应以使墙遭受地震时不至于破坏。使用了由预应力拉杆(prestressed tendons)和一个作动器(actuator)组成的主动拉杆控制机制(active tendon control mechanism)。提出并使用了基于Wilson's-θ瞬时线性最佳控制法(Wilson's- instantaneous linear optimal control method)的非线性控制运算(nonlinear control algorithm)。为达到最佳结果,利用分布遗传控制器(distributed genetic algorithms)对性能指标中相应于位移、速度、加速度和控制力的重量进行了优化。为了设计和测试控制器举了一些例子,使用了不同幅值的以及一些强震(如1999年Chi Chi地震和1994年Northridge地震的)的系列白噪声地面加速度(white noise ground accelerations)。研究中未考虑作动器与墙的相互作用(actuator-wall interaction)、作动器饱和(actuator saturation)、传感器饱和(sensor saturation)、时间延迟(time delay)。在所有测试中,设计的控制器都是成功的,即使是在很高强度的地震作用下也如此。
>关键词:Masonry; Walls; Computation; Earthquake resistant structures; Active control; Nonlinear analysis; Optimization; Vibration
>评价:提出的方法中综合了以往研究给出的主动控制和优化设计,约束砌体墙的非线性也是以往研究给出的。创新点在于针对约束砌体墙提出了一种主动控制设计,从文献看以往是没有这方面研究的。
>知识点:主动控制。优化。结构振动理论。(约束)砌体墙的非线性特性。
>参考文献:约束砌体墙的非线性性能(模型等)。主动控制机制及计算法,包括线性系统(classical optimal control, pole assignment, bounded state and predictive control,intelligent control such as neural network and fuzzy logic based methods)、非线性系统(active pulse control, nonlinear optimal control, nonlinear hybrid control, predictive optimal linear control of inelastic structures),以及相关的动力方程求解方法。结构工程中的优化设计法,包括Genetic algorithms(Gas)、Distributed genetic algorithms(DGA)、distributed hybrid genetic algorithms。三个方面都有较多文献。

15)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 310-317 (February 2008)
Bang-Bang and Semiactive Control with Variable Stiffness TMDs
Ruth Collins,1 Biswajit Basu,2 M.ASCE; and Brian M. Broderick3
1Formerly, Graduate Student, Dept. of Civil, Structural, and Environmental Engineering, Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland.
2Associate Professor, Dept. of Civil, Structural, and Environmental Engineering, Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland (corresponding author). E-mail: basub@tcd.ie
3Senior Lecturer, Dept. of Civil, Structural and Environmental Engineering, Trinity College Dublin, Dublin 2, Ireland.
>具有变刚度TMDs的砰砰(bang-bang)和半主动控制
>本文提出一种使用具有TMD砰砰控制力(bang-bang control force)的变刚度调谐质量阻尼器(stiffness varying tuned mass damper (TMD))对结构振动进行控制半主动控制方法。该方法涉及两方面的结合,一方面是使用具有施加给TMD的控制力的砰砰控制(bang-bang contro)来控制结构反应,另一方面是对耦合结构-变刚度TMD系统(coupled structure-variable stiffness TMD system使用最小的频率反应函数(frequency response function (FRF))的最大值)。最佳的TMD调谐参数和阻尼比用变化的刚度同时进行实时(in real time)调节,以达到反应降低所需水平的极小化极大原则(minimax principle)。当主动控制失效或关闭时,阻尼器系统如同被动TMD(passive TMD)一样工作。在谐波激励(harmonic excitations)下对该控制方法的性能进行检验,并与以前TMD未进行实时调节时的砰砰控制和FRF极小化极大修整下的结果进行对比。为了检验控制器的适用性,对一具有较低自然频率(natural frequency)的结构应用了从Davenport谱(Davenport spectrum)获得的风激励。结果表明该控制法确实在较低的控制力需要量下达到了降低反应的目的。
>关键词:Structural control; Vibration; Damping; Frequency response; Stiffness
>评价:是前面研究的继续。创新点在于是提出的方法是以往两方法的结合。
>知识点:结构控制。
>参考文献:active TMDs(ATMDs),semiactive variable stiffness tuned mass damper(SAIVS-TMD),semiactive variable stiffness single/multiple tuned mass dampers(STMD/SMTMDs)以及bang-bang control law的文献。

16)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 318-328 (February 2008)
Nonlinear Model-Based System Identification of Lead–Rubber Bearings
Il-Sang Ahn,1 A.M.ASCE and Stuart S. Chen,2 P.E., A.M.ASCE
1KPFF Consulting Engineers, 6080 Center Dr., Suite 300, Los Angeles, CA 90045; formerly, Postdoctoral Research Associate, Dept. of Civil, Structural, and Environmental Engineering, Univ. at Buffalo, Buffalo, NY 14260 (corresponding author). E-mail: iahn@kpff-la.com
2Associate Professor, Dept. of Civil, Structural, and Environmental Engineering, 212 Ketter Hall, Univ. at Buffalo, Buffalo, NY 14260.
>铅-橡胶支座的基于非线性模型的系统识别法
>提出一种基于非线性模型的系统识别法(nonlinear model-based system identification method),给出理论,并应用于一个三跨基础隔离连续桥(a three-span continuous base-isolated bridge)(两桥台采用铅-橡胶支座,两桥墩采用橡胶支座)。桥跨结构(bridge superstructure)的横向和转动刚体运动(transverse and rotational rigid-body motions)用两自由度动力控制方程表达。为了模拟铅-橡胶支座(lead–rubber bearings)的滞回特性,使用了Menegotto–Pinto 模型(Menegotto–Pinto model)。提出的系统识别过程由两个阶段组成,以确定病态问题(ill-conditioning issues)。考虑了导致识别参数豁然分布(而非单值)的不确定参数。在进行实验数据对比时采纳了该系统识别法。使用假设检验(hypothesis testing)确定识别结果的封闭性closeness。将该方法用于该桥梁的快速释放野外实验(quick-release field experiments),以研究铅-橡胶支座的老化(aging)和温度依赖效应。
>关键词:Bridges; Nonlinear systems; Base isolation; Optimization; Probability distribution
>评价:针对铅-橡胶支座(而不是桥全结构)提出系统识别新方法。方法有创新,主要目的是为减小非线性导致的系统识别的病态问题。研究方法是提出新方法,并用于实际工程问题,既说明方法的可行性,还同时提供有价值工程结论。
>知识点:系统识别。桥梁工程。
>参考文献:系统识别时非线性会导致病态问题的相关研究。进行桥梁的快速释放野外实验的文献。铅-橡胶支座滞回模型。

17)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 329-336 (February 2008)
Behavior of Integrated Crosstie Trackwork System
Colin MacDougall,1 T. Ivan Campbell,2 David Swanson,3 Yail J. Kim,4 and Harry R. Skoblenick5
1Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, Queen's Univ., Kingston, ON, Canada K7L 3N6 (corresponding author). E-mail: colin@civil.queensu.ca
2Emeritus Professor, Dept. of Civil Engineering, Queen's Univ., Kingston, ON, Canada K7L 3N6.
3Design Engineer, Delcan Associates, Toronto, ON, Canada M3C 1K1.
4Assistant Professor, Dept. of Civil Engineering, North Dakota State Univ., Fargo, ND 58105. E-mail: jimmy.kim@ndsu.edu
5Project Engineer, Fixed Facilities, Bombardier Transportation, Kingston, ON, Canada K7M 6R2.
>整体枕木轨道系统的性能
>轻轨系统(light rail systems)是城市中心的重要运输形式。目前已发展了先进的铁路运输系统(rail transit system)(城市高速铁路运输系统/铁路直达运输系统)使用线性感应发动机(LIM)(linear induction motors)提供车辆的推进和制动。为保证LIM系统有效运行,需要在发动机-铁轨之间保证紧密的空气间隙容许量,这就要对轨道进行特殊考虑。有一种新型的枕木轨道系统,是为了在保证LIM有效运行时的高硬度及保证合格运行质量的低硬度轨道方面具有竞争性提出的。该枕木将一中空的结构钢截面焊接在每一端,形成由弹性衬垫支撑的钢基础底板。枕木支撑着钢的运行轨道。本文用有限元模型预测枕木在受到模拟的钢轮车辆荷载下的反应。弹性衬垫用弹性地基单元模拟。该模型预测枕木的应力和挠度。介绍了对枕木进行的实验,实验的目的是研究枕木的疲劳行为并获得数据以便验证有限元模型。模型可保守地预测枕木的挠度和应力。使用热点应力法(hot spot stress)保守地预测了枕木的疲劳寿命。
>关键词:Fatigue life; Finite element method; Structural behavior; Railroad ties
>评价:分析方法为有限元,用ANSYS2003,但由于问题的特殊性做了特殊的考虑(比如弹性衬垫的处理)。创新点在于结构新(针对一种新型的枕木轨道系统)、研究内容性(分析枕木本身的受力和变形,而以往研究的目的多在于枕木上的荷载)。而且进行了必要的实验,以验证有限元分析法的可靠性。
>知识点:疲劳设计与研究。ANSYS软件。
>参考文献:轻轨(铁路轨道)枕木的以往受力及性能研究。

18)J. Struct. Engrg., Volume 134, Issue 2, pp. 337-344 (February 2008)
Strength and Reliability of Steel Frames with Random Properties
Stephen G. Buonopane,1 M.ASCE
1Assistant Professor, Dept. of Civil and Environmental Engineering, Bucknell Univ., Lewisburg, PA 17837. E-mail: sbuonopa@bucknell.edu
>具有随机特性钢框架的强度和可靠性
>本文研究随机特性对两个钢框架强度和可靠性影响。使用Monte Carlo模拟法分析一个单层工业框架和一个谷仓支撑结构。两个结构存在明显的二次效应,框架稳定性的丧失限制了它们的强度发挥。以前曾对这两个框架进行过研究,目的是发展2005 AISC(American Institute of Steel Construction美国钢结构协会)结构钢建筑物规范中的直接分析法的有关规定。本研究分析中考虑了屈服强度、弹性模量、残余应力、P–Delta效应(包括柱端侧向偏移导致的P–Δ效应及柱弯曲导致P–δ效应)、以及构件初始缺陷的随机性。研究了这些特性的空间相关性的影响。模拟结果用来估计框架强度和可靠性的可能性分布或破坏的可能性。研究结果提供了钢框架材料和几何特性与框架整体强度之间的或然关系。由于弹性模量和残余应力的随机性增加了横向偏移从而增加了二次力,因此它们对框架的强度和可靠性具有显著的影响。结果证实了几何缺陷对正确估计框架稳定性的重要性。
>关键词:Structural reliability; Monte Carlo method; Steel frames; Structural stability; Residual stress
>评价:几何非线性计算方法为杆结构,杆单元纤维-截面法,可靠性分析方法为Monte Carlo simulation,研究对象简单(两个简单结构)。但是计算程序是自己编的。创新点在于:采用了比AISC钢结构规范指出的直接分析法更合理的分析法,尽可能多地考虑了各种随机性(屈服强度、弹性模量、残余应力、P–Delta效应、构件初始缺陷)。得到的结论是这些随机因素对估计结构稳定性的重要性,或者说对结构可靠性计算的重要性,也从侧面表明本文的处理问题的方法比规范要合理、可靠。
>知识点:结构可靠性理论(主要是Monte Carlo模拟法);结构稳定性理论;杆纤维-截面模型;美国钢结构规范对结构稳定性的规定
>参考文献:AISC关于钢结构稳定性的规定。少量钢结构整体稳定性的可靠性研究。


类别:土木工程国际期刊论文摘要||添加到搜藏 |分享到i贴吧|浏览(571)|评论 (0)
 
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