香港2005钢结构规范不需要假定有效长度的二阶分析和设计法

在2003年,香港特别行政区屋宇署授权由香港理工大学和奥雅纳工程顾问(香港)有限公司所组成的联合顾问进行一项用极限状态方法进行结构钢设计的顾问研究。在此项研究中,联合顾问回顾现有香港和海外的钢结构设计和建造的标准和实践,并为香港地区结构钢的使用起草一本极限状态设计规范。此规范重点放在基于性能的设计上,以给予工程师更多的自由选择。本文详述了这一规范在细长框架使用二阶分析设计方面的特点,设计中不需要对弯曲屈曲假定计算长度。规范中的这一新的可选设计方法比基于计算长度概念的现有设计方法更可靠、更有效,而现有设计方法在很多实际应用中发现有很多局限。

大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟

通过对桥梁结构健康监测和评估研究现状的简单评述 ,讨论了结构健康监测和状态评估中的关键理论与技术问题 ,介绍了笔者近年来在大型桥梁以健康监测和状态评估为目标的结构模拟方面开展的一系列关键理论和技术问题研究 ;通过对 2个大跨悬索桥———香港的青马大桥和江苏的润扬长江公路大桥的有限元建模和模型修正过程 ,探讨了大跨桥梁结构以健康监测和状态评估为目标的有限元模拟的技术要求、建模方案与策略 .研究表明 :大跨桥梁以结构状态评估为目标的有限元模拟 ,必须是建立于衔接理论基础上的多尺度结构模拟 .在桥梁结构整体动力响应分析确定了关键损伤构件的基础上 ,需进一步建立关键构件的局部模型以分析在桥梁结构全尺度有限元模型中无法模拟的细节行为 ,即发生于焊连接件的局部应力集中和损伤累积行为 .

结构损伤一致多尺度模拟和分析方法

以一个重要的大跨桥梁为工程背景,基于非线性有限元分析软件ABAQUS,研究了大跨结构以损伤分析和状态评估为目标的结构多尺度模拟中的一系列关键理论和技术问题,包括多尺度建模方法和策略、基于子结构方法和基于多点约束衔接方法的多尺度建模过程,结构一致多尺度模型的修正和验证,以及应用多尺度模型进行结构损伤分析的方法与策略.研究结果表明,应用所提出的大跨结构一致多尺度建模方法和策略,能够有效地建立适用于实际大跨桥梁结构损伤分析的多尺度有限元模型,满足不同尺度下结构特性分析和局部损伤演化过程仿真计算的需要.而基于多尺度模型进行的局部疲劳损伤累积的仿真分析结果表明,发生于局部焊接细节的疲劳损伤与结构的局部应力响应之间有较大的耦合作用,在结构的多尺度损伤分析过程中应予考虑才能得到比较准确的寿命评估结果.

常规仪器与全球定位仪相结合的全自动化遥控边坡监测系统

介绍了一集常規仪器与精密全球定位仪器为一体的全自动化遥控边坡监测系统的开发与应用。 集成的自动化边坡监测系统包括仪器选择、技术要求、仪器集成方法、监测数据处理等。最后,还介绍该系统对一松散填土边坡的监测结果。

Hilbert-Huang变换在密频结构阻尼识别中的应用

Hilbert Huang变换是一种新的数据处理方法,由经验模分解(EmpiricalModeDecomposition)技术及Hilbert变换两部分组成。本文研究此方法对于密频结构阻尼识别的应用。首先对于两自由度系统模型,说明该方法用于阻尼识别的步骤。进而研究存在频率密集现象的高层建筑的阻尼识别问题。上述结果与理论值及由半功率带宽法的识别值进行了比较,对比显示Hilbert Huang方法较传统方法具有良好的识别密频结构阻尼的性能,适用于大型结构的系统识别。

香港、广州、佛山和北京市政垃圾的成分比较及处理策略

现场采样分析了佛山市市政垃圾的组成和性质，比较分析了香港、广州、佛山和北京等４个城市市政垃圾的特征．４个城市的市政垃圾的组成和性质差别很大，北京市市政垃圾的煤灰含量很高，而香港的市政垃圾的纸张和塑料所占的百分比最大．根据香港固体废弃物的管理经验、广东省城市市政垃圾的处理方式和《中国二十一世纪议程》，讨论了中国城市市政垃圾的性质和管理策略．

结构性粘土的边界面砌块体模型

把天然粘土的变形看作是由结构的破坏引起的。总的变形由结构性粘土的弹性变形、结构面的滑移塑性变形和结构体破损引起的的损伤塑性变形组成。把滑移屈服面看作可以扩大、旋转的运动硬化面,并作为边界面,通过内插塑性模量来描述滑移塑性变形。采用损伤边界面,通过规定加荷或反向加荷产生损伤变形,卸荷不产生损伤变形来描述损伤塑性变形。建立了结构性粘土的边界面砌块体模型,并用试验进行了验证。

侧向风作用下车-桥系统的气动特性——基于风洞试验的参数研究

为考虑侧向风作用下车辆运动对车-桥系统气动特性的影响,基于研制的移动车辆模型风洞试验系统,针对轨道交通车辆和公路交通车辆,分别采用三车模型和单车模型,测试了不同工况下车辆、桥梁的气动力系数,讨论了车速、风向角、车辆在桥上所处轨道位置以及车辆类型等因素对车辆和桥梁气动特性的影响.研究表明,随着车速的增大和合成风向角的减小,车辆阻力系数和升力系数存在增大的趋势,车速对单车模型气动力系数的影响更显著;车辆在桥上所处轨道位置不同对车辆、桥梁气动力系数的影响均较大,桥梁气动力系数对车速和合成风向角不敏感.

桥梁结构动态应变监测信息的分离与提取

对工作应变传感器和温度应变传感器的数据进行了对比分析,利用能量谱比指标将监测系统输出的原始应变数据按照温度、应力和测量噪声3种类型在频域中进行分类,分别确定了温度变形与结构应变的分界频率.提出了一个多分辨递阶方法,可将3类不同信息分离并提取出由结构应力导致的应变信息,在分离信息基础上考察了干扰部分和温度应力部分对疲劳评估的影响.研究结果表明,2个分界频率值对同类桥梁有较强的参考价值,提出的算法具有多分辨和递阶的特征,适合于海量应变数据的压缩与预处理,便于在结构健康监测系统软件中集成.虽然变温变形部分的能量很大,但其对疲劳评估产生的误差很小;而干扰信息虽然能量很小,但对疲劳评估产生的影响很大,其主要原因是干扰信息使得应力应变中提取的应变幅发生偏移.

HHT方法在结构模态参数识别中的应用

结合青马桥的实测动力响应记录,研究HHT方法在结构模态参数识别中的应用。为讨论HHT方法处理非平稳数据的性能,将HHT方法分别用于平稳及非平稳的实测记录以识别结构的频率和阻尼,并与有限元分析及谱分析结果进行比较。对比表明HHT方法有很好的识别效果,在处理非平稳性数据方面具有明显优势,适用于土木工程结构的模态参数识别。

结构动力模型试验相似理论及其验证

通过几何比尺为2的两个有机玻璃模型的结构动力试验,验证了结构动力模型试验的弹性相似律和弹性力—重力相似律。得到了以下结论:(1)大小模型频率符合相似律,一阶频率误差为2.7%、4.1%,二阶频率误差为0、6.05%。弹性相似律比弹性力—重力相似律更适合于频率预测的试验。(2)大小模型的加速度、应变符合相似律,弹性相似律的加速度误差为-1.55%～8.75%,应变误差为0.377%～7.297%。弹性力—重力相似律的加速度误差为3.07%～4.158%,应变误差为6.849%～12.959%。(3)不同相似律大小模型的时间比尺吻合很好。加速度与应变时程曲线的波形一致,既无漏峰也无错峰。

基于数码摄像技术的高耸结构动态特性监测

在结构健康监测领域,基于数码摄像的图像处理技术作为一种新的结构振动监测方法正受到广泛关注。以主结构建成后的广州新电视塔为研究背景,利用工业数码摄像机对其在一般风荷载作用下的动态特性进行监测试验,并与GPS和加速度计同时测量。数据分析结果表明,利用数码摄像系统获得的塔顶动位移时程曲线与GPS获得的动位移曲线吻合得较好;利用数码摄像技术能够准确的识别高耸结构的低阶振动频率,其获得的结构一阶振动频率,与GPS、加速度计识别结果以及有限元分析结果吻合得很好。研究结果表明,在高耸结构的健康监测中,应用数码摄像技术进行结构动态特性监测是一种有效的新方法。

建筑企业社会网络关系及对市场竞争力的影响:基于项目合作视角

建筑市场是一个由复杂社会网络关系构成的系统,企业的竞争力和其在网络结构中的位置和把握网络机会的能力相关。论文从项目合作视角出发,通过建立建筑业企业社会网络模型,并利用区域性案例进行实证。结果发现建筑业不同类型的企业在网络中的位置具有显著不同,服从幂律分布,但本地国有企业占有明显优势,存在市场开放度和竞争不足问题;进一步的,论文通过实证得出了企业市场竞争力受中心度和结构洞中的限制度指标的双重影响,且两个因素之间存在幂律关系。论文的实证结论证明,在不完全竞争条件下,企业要提高自身在建筑市场的竞争力,必须尽可能利用地缘社会关系和政府资源关系,创造和利用网络结构洞,巩固自身在网络中的位置,尽力提高网络个体中心度。

FRP材料加固混凝土结构应用的新领域——嵌入式(NSM)加固法

嵌入式 (NSM)加固法是FRP材料加固混凝土结构的一种新的应用形式 ,较外贴加固在某些方面具有明显优势。目前该技术在国内的研究应用尚属空白 ,对在该领域已有的国外文献从材料、试验研究、粘结性能和设计方法等几个方面进行了总结 ,可为国内今后开展相关的研究和应用提供借鉴和参考。

高耸结构建造阶段环境振动测试与模态分析

以建造阶段的广州新电视塔为研究背景,详细介绍了在一般风荷载激励下,对其进行的一次环境振动测试,然后用频域法和时域法两种不同的方法识别出了在测试阶段电视塔的前十阶模态频率及相应的振型和阻尼比,并与SAP2000有限元模型的计算结果进行了比较。结果表明本次频率的测试值和理论值低阶模态频率符合得很好,但高阶存在一定的差异。表明此次环境振动测试结果可以用来修正电视塔的初始有限元模型,从而为今后的健康监测和损伤检测提供较精确的基准模型。

香港青马大桥在交通荷载作用下的疲劳评估

在全桥三维有限元模型基础上 ,进行了车载响应分析 ,得到全桥的动力响应 ,并与实测结果进行了分析对比 ;对疲劳危险部位建立局部有限元模型 ,并进行了局部应力分析。在结构健康安全监测系统实测数据基础上 ,得到应变循环标准块 ,用基于热点应力疲劳评估方法对危险部位进行了疲劳寿命评估。

全球定位系统和常规仪器远距离边坡监测及预报系统的应用

介绍了最近由香港理工大学开发的边坡自动化监测系统,阐述了该监测系统在实际边坡的监测中的有关问题。监测结果表明,该系统使用方便,工作稳定可靠,可实时监测到边坡的一些重要参数,进而用来预测边坡的稳定状况。

多自由度参激系统稳定性的数值分析

提出多自由度周期参激系统稳定性的数值直接法。通过将扰动方程表示成状态方程形式,再根据Flo-quet理论将扰动解表示成指数特征分量与周期分量之积,并将其周期分量与系统周期系数展成Fourier级数,导出一系列代数方程,建立矩阵特征值问题,从而由数值求解特征值可直接确定参激系统的稳定性。该方法可用于一般周期参激阻尼系统,特征值矩阵不含逆子阵。应用于斜拉索在支座周期运动激励下的参激振动不稳定性分析,数值结果表明该方法的有效性。

香港建筑废物再生骨料混凝土的研究进展

减少,回收和再利用各种废物是当今世界可持续发展的战略之一.香港的建筑工业每天都要产生大量的建筑废物,处理和管理这些建筑废物已经成为严重的社会问题和环境问题.随着经济的快速增长,国内的一些大城市中建筑废物的处理和管理同样成为主要的环境和社会问题之一.回收和再利用建筑废物,不仅可以节约处理建筑废物的土地,减少管理和处理建筑废物的成本,而且可以节约大量的自然资源.香港政府已经建立了回收和筛选建筑废物的设施.香港理工大学在回收和再利用建筑废物领域开展了近十年的研究工作,取得了一定的成果并向香港政府推荐了再生骨料回收再利用的规范.笔者介绍香港理工大学在研究建筑废物再生骨料混凝土方面取得的成果,包括建筑废物再生骨料环保砖、粉煤灰再生骨料混凝土、蒸汽养护再生骨料混凝土等.并介绍再生骨料混凝土在香港湿地公园的应用情况.这些技术成果将对回收和利用建筑废物起到促进作用.

超高耸结构台风期间动力特性监测

主要做了以下几个方面的工作:(1)利用GPS等多种传感器,建立广州新电视塔的健康监测系统;(2)采用一种仅基于输出响应的模态识别算法(频域分解法),结合台风期间所测得的加速度响应识别了广州新电视塔的前十阶模态参数;(3)用图、表和有限元模型描述了电视塔在台风期间的形变状态,揭示其动力特性。具有理论创新和较好的应用借鉴作用。