土木水利专业英文翻译

chapter1 structural machanics

英文原文来源：《土木工程英语》陈瑛 邵永波主编

1.1 classification and behavior of structural systems

1.1.1 primary structural elements 

commom rigid elements include beams,columns,or struts,arches,flat plates,singly curved plates,and shells having a variety of different curvatures. flexible elements include cables (straight and draped) and membranes(planar,singly curved,and doubly curved). in addition,there are a number of other types of structures are derived from these elements (e.g,frames,trusses,geodesic domes ,nets,etc)

一般的刚性构件包括梁，柱，压杆，拱，平板，单曲面板，和不同曲率的壳。柔性构件包括索（直的和），膜（平面，单曲面，双曲面）。而且，有许多由上述构件组成的不同类型的结构，比如：刚架，桁架，短程线网壳，网。

frames,the frame has rigid joints that are made between vertical and horizontal members .this joint rigidity imparts a measure of stability against lateral forces. in a framed system both beams and columns are bent or bowed an a consequence of the load on the structure.

刚架，刚架在水平和竖直构件之间有刚节点。这个节点刚性使结构有抵抗水平力的稳定能力。在刚架体系当中由于作用在结构上的荷载梁和柱都会受弯。  

trusses.trusses are structural members made by assembling short and straight members into triangulated patterns. the resultant structure is rigid as a result of the exact way the individual line elements are positioned relative to one another . some patterns (e.g a pattern of squares rather than triangles) do not necessarily yield a structure that is rigid (unless joints are treated in the same way as in framed structures).a truss composed of discrete elements is bent in an overall way under the action of an applied transverse loading in much the same way that a beam is bent. individual truss members ,however,are not subjected to bending but are only either compressed or pulled upon.

桁架。桁架是由短直构件以三角形方式组建的结构构件。构件的相对位置十分准确得到的结构是刚性的。一些组建方式（比如：正方形方式而不是三角形方式）不会形成刚性的结构，除非节点的处理方式与刚架中处理节点的方式相同。由离散构件形成的桁架整体上在横向荷载作用下是受弯的，与梁受弯的方式相同。但是，单个的桁架单元是不能受弯只能受压或受拉。

arches. an arch is a curved,line-forming structural member that spans between two ponts .the common image of an arch is that of a structure composed of separate wedge-shaped pieces that remain their position by mutual pressure induced by the load.the exact shape of the curve and the nature of the loading are critical determinants as to whether the resultant assembly is stable .when shapes are formed by simply stacking rigid block elements ,the resultant structure is functional and stable only when the action of the load is to induce in-plane forces that cause the structure to compress uniformly. structures of this type cannot carry loads that induce elongations or any pronounced type of bowing in the member (the blocks simply pull apart and failure occurs).the strength of a block structure is due exclusively to the positioning of individual elements ,since blocks are typically either simplu rested one on another or mortared together.the positioning is ,in turn ,dependent on the exact type of loading involved. the resultant structure is thus rigid only under very particular circumstances.

拱。拱是跨越两点的曲线形结构构件。拱的通常印象是由离散的楔形单元组成，楔形单元的位置是通过荷载产生的相互的压力而保持。拱曲线的形状和作用荷载的性质是组成结构是否稳定的关键的决定因素。当拱是由刚性块材简单堆叠而成，形成的结构仅在荷载效应引起使结构均匀受压的面内力时结构是可以正常使用并且是稳定的。这种形式的结构不能承受在构件中产生伸长或明显的弯曲。（块材分离进而发生破坏）。块材拱的强度仅仅取决于单个构件的位置，因此块材连接通常是简单地一块靠着一块或者是砂浆粘结。反过来，块材的位置取决于所受荷载的形式。因此块拱仅在特定情况下是刚性的。

the rigid arch is frequently used in modern buildings.it is curved similarly to block arches but is made of one continuous piece of deformed rigid material.if rigid arches are properly shaped,they can carry a load to supports while being subject only to axial compression,and no bending occurs. the rigid arch is better able to carry variations in the design loading than its block counterpart made of individual pieces. many types of rigid arches exists and are often characterized by their support conditions (fixed,two-hinged,three-hinged).

刚性拱在现代建筑中应用广泛。它的曲线形式与块拱相似，但是由一种连续的变形刚性材料制成的。当刚性拱的曲线为合理拱轴线时，拱能够将荷载传递到支座而只承受轴力，不产生弯矩。 刚性拱比由块材组成的同条件的拱能在荷载设计中更好地应对变化。有多种形式的刚性拱，并且由拱的支座条件命名，如固定支座拱，两铰拱，三铰拱。

walls and plates. walls and flat plates are rigid surface-forming structures.a load-bearing wall can typically carry both vertical loads and lateral loads (wind,earthquake )along its length. resistance to out-of-plane fores in block wlls is marginal.a flat plate is typically used horizontally and carries loads by bending to its supports.plate structures are normallly made of reinforced concrete or steel. 

墙和板是刚性的平面结构。承重墙通常沿墙的长度方向承受竖直和水平荷载（风荷载和地震作用）。砌体墙对平面外力的抵抗强度是微不足道的。平板通常是通过弯曲将荷载传递给支座。平板结构正常情况下是由钢筋混凝土制成。

horizontal plates can also be made by assembling patterns of short ,rigid line elements .three-dimensional triangulation schemes are used to impart stiffness to the resultant assembly.

平板也可以由短的刚性单元装配而成。空间三角形方案可以用来给结构赋予刚度。

long,narrow rigid plates can also be joined along their long edges and used to span horizontally in beam-like fashion. these structures,called folded plates,have the potential for spanning fairly large distances.

长，窄刚性板可以沿着他们的长边连接并且可像梁一样用于水平向的跨越。这些结构称为折板单元，有跨越大距离的潜能。

cylindrical shells and vaults.cylindrical barrel shells and vaults are examples of simply curved-plate structure.a barrel shell spans longitudinally such that the curve is perpenaicular to the direction of the span.when fairly long,a barrel shell behaves much like a beam with a curved cross-section.barrel shells are invariably made of rigid materials (e.g reinforced concrete or steel).a vault by contrast,is a singly curved structure that spans transversely.a vault can be conceived of as basically a continuous arch.

柱壳和拱顶。柱壳和拱顶是单曲面结构的应用。壳纵向地跨越，壳的曲线与跨度的方向垂直。党跨度相当大时，壳的受力性能相当于弧形截面的梁。相反，拱顶是横向跨越的单曲面结构。拱顶可以视为连续拱。

spherical shells and domes.a wide variety of doubly curved surface structures are in use.these include structures that are portions of spheres and those that form warped surface (e.g the hyperbolic paraboloid).the number of shapes possible is actually boundless.probably the most common doubly curved structure is the spherical shell. it is convenient to think of this structure as a rotated arch. this analogy,however,is actually misleading with respect to how the structure actually carries loads because of the fact that loadings include circumferential forces in spherical shells which do not exist in arches.bomed structures can be made if stacked blocks are very efficient structures capable of spanning large distances using a minimum of material.

球面壳和穹顶。多种双曲面结构都在使用中。包括部分球面结构，扭曲面（比如，双曲抛物面）。可能的形状种类是无限多的。最常用的双曲面结构是球面壳。可以方便地将这种结构视为由拱旋转而成的。但是，这种类比实际上忽略了结构承受的荷载，因为在球面壳中存在球面力，但在拱结构中不存在这种力。穹顶结构由块材叠砌或由连续的刚性材料（比如，钢筋混凝土）。壳和穹顶是能够使用最少的材料，跨越大距离的高效结构。

cables. cables are flexible structural elements .the shape they assumed under a loading depends on the nature and magnitude of the load.when a cable is simply pulled on at either end,it assums a straight shape.this type of cable is often called a tie-rod.when a cable is used to span between two points and carry an external point load or series of point loads,it deforms into a shape made up of a series of straight-line segments.when a continuous load is carried,the cable deforms into a continously curving shape.the self-weight of the cable itself produces such a catenary curve,suspension cables and cable-stayed structures can be used to span large distances .

索。索是柔性结构构件。索呈现的形状取决于所受荷载的大小和性质。当索仅在末端张拉，它呈现的是直线形。这种索的形式称为拉杆。当索用于跨越两点并承受一处外部集中荷载或多处集中荷载，它形成的是由多段直线组成的形状。当承受分布荷载时，索的形状为连续的曲线形。索的自重使其呈悬索线。悬索和斜拉索结构被用于大跨度结构当中。

membranes,tents,and nets.A membrane is a thin, flexible sheet. A common tent is made of membranes surfaces. Both simple and complex forms can be created using membranes. For surfaces of double curvature, such as a spherical surface, however, the actual surface would have to be made as an assembly of much smaller segments, since most membranes are typically available only in flat sheets. A further implication of using a flexible membrane to create the surface is that it either has to be suspended with the convex side pointing downward or,  if used with the convex side pointing upward, supplemented by some mechanism to its shape. Pneumatic, or air-inflated, structures. The shape of the membrane is maintained by the internal air pressure inside the structure. Another mechanism is to apply external jacking forces that stretch the membrane into the desired shape. Various stressed-skin structures are of this general type. The need to pretension the skin, however, imposes various limitations on the shape that can be formed. Spherical surfaces, for example, are very difficult to pretension by external jacking forces, while others, such as the hyperbolic paraboloid, can be handled with comparative ease.

膜，帐篷，网。膜是薄的柔性薄板。一般的蓬是由膜面制成。使用膜可以制作出简单和复杂的结构。但是，对双曲面表面，比如球面，实际的面必须是有更小的构件组合而成的结构，因为很多膜通常仅用在平面片材当中。使用柔性膜结构构件表面的更深含义是它要么被悬挂并且凸面向下，要么通过机械装置使凸面向上。充气或空气膨胀结构是后面的结构形式。机械装置的形状由结构内部的空气压力维持。另一种机械装置是使用外部张拉力，将膜张拉成预订的形状。多种受压层结构是这种形式。但是，预张拉面的需求将在形成的形状上有多种限制。比如说，球面是很难通过外部张拉力进行预张拉。但是，对其他形状，比如说双曲抛物面能够相对容易实现张拉。

Nets are very analogous to membrane skins. By allowing the mesh opening to vary as needed, a wide variety of surface shapes can be formed. An advantage of using crossed cables is that the positioning of the cables mitigates fluttering due to wind suctions and pressures. In addition, tension forces are typically induced into the cables by jacking devices, so that the whole surface is turned into a type of stretched skin. This also gives the roof stability and resistance to flutter.

网是由一系列交错索形成的三维面。网和膜面很相似。通过按照需求调节网孔，可以形成多种表面形状。使用交错索的一个优点是索的布置位置减轻由于风吸力和压力产生的振动。而且，拉力通常通过张拉装置在索中形成，所以全部表面转变为一种张拉面的形式。这为结构提供了稳定性和抵抗抖动的能力。

1.1.2 basic issues in the analysis and design of structures

1. foundamental structural phenomena
   

structure components couls break apart or deform badly.the forces casuing overturning or collapse come from the specific environment (e.g ,wind,earthquakes,occupancies)or from the self-weight of the form itself.these same applied loadings produce internal force in a structure that stress the material used and may cause it to fail and deform.these are several fundamental ways in which failure can occur.

结构构成部分会分离或者严重变形。致使倾覆和倒塌的力来自特定的环境（比如，风荷载，地震作用，占有物）或者结构本身的自重。这些被施加在结构上的荷载将在结构中产生使得材料内产生应力并且可能使材料破坏或变形的内力。这些是发生破坏的基本形式。

a first set of concerns deals with the overall stability of a work.as a  whole unit,a structure might overturn,silde,or twist  about its base,paticularly when subjected to horizontally acting wind or earthquake forces.structures that are relatively tall and/or have small bases are paticularly prone to overturning effects.forces induced by earthquakes tend to cause overturning or sliding actions,but they are dependent in magnitude on the weight of the structure because of the inertial character of earthquake forces,overturning or twisting needs not be caused only by horizontally acting forces.a work might simply be out of balance under its own self-weight and overturning. the use of wide,rigid foundations helps prevent  overturning ,as does the use of special foundation elements sach as piles capable of carrying tension forces.

第一项考虑项为解决工程的整体稳定性。作为整体单元，结构可能发生倾覆，滑移，或基础扭转，特别是在结构承受水平向的动风荷载和地震作用时。相对较高或基础较小的结构特别有可能发生倾覆。地震力可能导致整体的滑移或者倾覆，但是这些破坏取决于结构自重大小，因为地震力的惯性特征。倾覆和扭转不仅仅在水平动荷载作用下产生。一项工程可以会在自身重力作用下失去平衡进而倾覆。大而深的刚性基础可以防止倾覆，有时需要特殊的基础构建比如说抗拔桩。

a second set of concerns deals with internal,or relational stability.if the parts of a structure are not properly arranged in space or interconnected  appropriately,an entire assembly can collapse  internally.collapses of this type invariably involve large relative movements within the structure itself.assemblies may be internally stable under one loading condition and unstable under another.horitonally acting wind or earthquake forces,in particular,cause collapses of this kind.there are several baic mechanisms--walls,frame action,cross bracing--for making an assembly internally stable.

第二个考虑项是解决内部或者构建相互的稳定性。如果结构的组成构件在空间和内部连接上没有合理的布置，结构会发生内部坍塌。这种类型的坍塌在结构自身内会发生大的相对位移。结构在不同荷载情况下可能是稳定的，也可能不稳定。水平风荷载和地震作用会尤其使结构发生这种类型的破坏。有许多基本的装置保证结构内部稳定，如墙，刚架，交叉支撑组件。

a third set of concerns deals with the strength and stiffness of constituent elements.there are many structural issues that  revolve around the strength of component parts of a structure.these failures,which may or may not lead to total collapse,may be cause by excessive tension,compression,bending,shear,torsional,bearing forces,or,deformations that are developed internally in the structures as a consequence of the applied loadings.associated with each force state are internal stresses that actually exist within the fabric of the material itself.by carefully designing components in response to the force state present,the actual stresses developed in the components can be controlled to safe levels.

第三个考虑项是处理结构构件的强度和刚度。很多结构问题与结构组成部分的强度是紧密相关的。可能会导致整体破坏的构件破坏，可能是由作用在结构上的荷载，在结构内部产生的过大的拉力，压力，弯矩，剪力，扭矩，轴承或变形。与每个力状态相联系的是材料中存在的应力。根据构件的受力状态仔细地设计构件，可以将构件中产生的实际应力控制到安全水平。

2.structural stability

a fundamental consideration in designing a structure is that of assuring its stability under any type of possible loading condition.all structures undergo some shape changes under load.in a stable structure the deformations induced by the load are typically small,and internal forces are generated in the structure by the action of the load tend to restore the structure to its original shape after the load has been removed.in an unstable structure ,the deformations induced by a load are typically massive and often tend to continue increasing as long as the load is applied.an unstable structure does not generate internal forces that tend to restore the structure to its original configuration.unstable structures quite often collapse completely and instantaneously as a load is applied to them.it is the fundamental responsibility of the structural designer to assure that a proposed structure does indeed from a stable configuration.

在设计中一项基本的考虑是确保结构在任何可能荷载下的稳定性。所有的结构在荷载作用下都会发生变形。在稳定结构当中，由荷载产生的位移通常是微小的，并且在结构中由荷载作用产生的内力，在卸载后，趋于将结构恢复到初始形状。在不稳定结构中，由荷载产生的变形通常是很大的并且随着荷载作用时间持续增加。在不稳定结构当中不产生使结构恢复到初始形状的内力。不稳定结构通常在荷载施加时立刻完全坍塌破坏。结构设计的基本责任是确保结构形成稳定的结构形式。

stability is a crucial issue in the design of structures that are assemblies of discrete elements.for example,the post-and beam structure illustrated in figure 1.2a is apparently stable.any horizontal force,however,tends to cause deformations of the type indicated in figure 1.2b.clearly,the structure has no capacity to resist horizontal load,nor does it have any mechanism that tends to restore it to its initial shape after the horizontal load is removed.the large changes in angle that occur between members characterize an unstable structure that is beginning to collapse.this particular structure will collapse almost instantaneously under load.consequently,this paticular pattern of members is referred to as a collapse mechanism.

稳定性在由离散构件组合而成的结构设计中是十分重要的。比如，梁柱结构如图1.2a所示明显是稳定的。但是，任何水平力都趋于产生如图1.2b所示的这种形式的变形。很明显，结构没有抵抗水平荷载的承载力，也没有在卸载后，趋于将结构恢复到初始形状的机制。构件之间角度大的变化标志着不稳定结构开始失效。这种特殊的结构在荷载作用下几乎立刻坍塌。因此，这种特殊的构件模式称为坍塌机制。

there are really only a few fundamental ways of converting a self-standing structure of the general type shown in figure 1.2a-c from an unstable to a stable configuration.these are illustrated in figure 1.2d.the first is to add a diagonal member to the structure.the structure cannot now undergo the parallelgram indicated in figure 1.2b without a dramatic release in the length of the diagonal member(this would not occur if the diagonal weie adequately sized to take the forces involved).another method used to assure is through shear walls.these are rigid planar surface elements that inherently resist shape changes of the type illustrated.a reinforced concrete or masonry wall can be used as a shear wall.either a full or a partial wall can be used (the required extent of a partial wall depends on the magnitudes of the forces involved).a final method used to achieve stability is through stopping the large angular changes between members that are associated with collapse by assuring that the nature of the connections between members is such that their angular relationship remians a constant value under any loading.this is done by making a rigid joint between members.this is a very common form of joint.

有很少的几种基本方法将独立的通用形式的结构从不稳定结构转变为稳定结构。如图1.2d所示。第一种是在结构上添加一根斜杆。此时的结构在斜杆长度没有过大变化的情况下不会变形为如图1.2b所示的平行四边形（当斜杆尺寸足以承担相应力时不会发生这种情况）。另外一种方法是通过设置剪力墙确保稳定性。这些刚性平面构件是抵抗这种类型的形状变化的。可用钢筋混凝土或砖石墙作为剪力墙（砖石墙所需的程度取决于所受力的大小）。保证稳定性的最后一种方法是，通过确保构件之间的连接特性，以使构件之间的夹角在任一荷载作用下保持恒定值，从而阻止与坍塌相联系的构件之间大的角度变化。这是通过在构件之间设置刚性节点实现的。这是一种常见的节点形式。

there are,of course,variants on these basic methods of assuring stability.still most structures composed of  discrete elements rely on one or the other of these basic approaches for stability.more than one approach can be used in a structure (e,g a structure having both rigid and a diagonal),but a measure of redundancy is obviously involved.

当然，保证稳定性的基本方法有许多变体。由离散构件组成的大多数结构基于这些基本方法的一种或者多种以达到稳定性。不止一种方法被用在结构中（比如，结构既有刚性节点也有对角线结构），但显然有一定的冗余。

assume	vt 呈现，假定	exclusively	仅仅地
catenary	n 悬链线adj悬链线的	cable-stayed	斜拉
circumferential  force	切线力	suspension cable	悬揽，吊索
convex side	凸面	warped surface	扭曲面
curvature	曲率，弯曲	mitigate	减轻
geodesic dome	短程线网壳	paraboloid	抛物面
post-and-beam	梁柱结构	perpendicular	垂直的，正交的
diagonal	对角线，斜向	constituent	n，组成部分 adj，组成的