周茂定
- 作品数：17 被引量：85H指数：4
- 供职机构：兰州交通大学土木工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金博士科研启动基金甘肃省中青年科技研究基金更多>>
- 相关领域：建筑科学交通运输工程更多>>
- 基于势能驻值原理的薄壁箱梁畸变效应分析被引量：19
- 2016年
- 在对梯形截面箱梁的畸变角给出一般定义的基础上,提出一种与薄壁箱梁约束扭转分析相似的薄壁箱梁畸变效应分析方法,推导梯形箱梁畸变效应分析的一般公式。应用基于势能驻值原理的能量变分法,建立以所定义的畸变角为未知量的控制微分方程,并给出其初参数解。对1个简支箱梁模型的畸变翘曲应力计算值与相关文献中的有限梁段单元计算值吻合良好,验证分析方法和所推导公式的正确性。研究结果表明:按本文方法揭示的梯形箱梁畸变内力及位移的分布规律与相关文献中的一致,但本文畸变双力矩和畸变矩均大于相关文献中的相应内力,而畸变角和畸变翘曲均小于相关文献中的相应位移。在跨中畸变矩荷载作用下,梯形箱梁腹板与顶板交点处的畸变翘曲应力和横向弯矩绝对值都小于腹板与底板交点处的对应值。
- 张元海刘泽翔林丽霞周茂定
- 关键词：薄壁箱梁变分法
- 薄壁连续箱梁的弯曲自振频率分析被引量：2
- 2018年
- 为分析薄壁箱梁考虑剪切变形影响时的弯曲自振频率,将箱梁翼板、腹板受剪切变形影响的纵向位移综合为一个函数表达式.基于此表达式及Hamilton原理,运用能量变分法建立薄壁箱梁的弯曲自振频率控制微分方程.根据边界条件求解考虑剪切变形影响的简支箱梁弯曲自振频率.进而利用三弯矩法,得到等截面连续箱梁的弯曲自振频率表达式.数值算例结果表明,按照所得公式计算出的连续箱梁考虑了剪切效应的弯曲振动频率,与基于ANSYS空间壳单元及考虑剪切效应的梁单元有限元模型的计算结果均吻合较好.考虑剪切变形时,薄壁箱梁的弯曲自振频率减小,且随着自振频率阶数的增加,剪切变形影响逐渐增大,因此在求解薄壁箱梁的高阶自振频率时剪切变形的影响不可忽略.
- 李丽园周茂定张元海
- 关键词：连续箱梁三弯矩法剪切变形薄壁箱梁
- 南非规范与中国规范中汽车荷载对比研究被引量：2
- 2015年
- 为给我国涉外桥梁工程项目设计提供参考,对我国与南非桥梁设计规范中汽车荷载效应进行对比研究。采用铰接板梁法和刚接梁法,计算常用跨径的单片简支梁在南非与中国规范汽车活载作用下的横向分布系数。在此基础上,通过对简支梁及整体式连续梁的纵向影响线加载,分析2种规范中考虑汽车活载纵、横向分布后的差异。对比发现,对于常用中小跨径的简支、连续梁,南非规范汽车活载效应均高出中国规范30%以上;对于简支T梁跨中截面及连续梁支点截面,南非规范汽车活载效应高出中国规范35%~80%。即便考虑到两国规范中汽车冲击效应计入方式的不同,南非规范汽车活载也大于中国规范规定值。
- 张百永周茂定黄淼苗超
- 关键词：桥梁工程设计规范汽车荷载横向分布系数
- 薄壁简支箱梁的弯曲振动频率研究被引量：2
- 2018年
- 为更准确地分析简支箱梁弯曲振动频率,基于薄壁箱梁弯曲理论,采用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形。首先运用能量原理,推导了考虑面内剪切效应时的总弯曲势能;然后基于Hamilton原理,分别导出考虑和不考虑箱梁转动动能的弯曲振动控制微分方程及相应的自然边界条件。为避免求解高次微分方程的复杂计算,通过分析简支箱梁的自然边界条件,采用伽辽金法求出满足边界条件的广义位移函数w(z,t)和g(z,t),从而方便地导出了简支箱梁弯曲振动频率的解析计算表达式。以某简支直腹板箱形截面梁作为数值算例采用以下4种方法计算该箱梁前5阶竖向弯曲振动频率:(1)运用ANSYS的beam189梁单元建立该简支箱梁考虑截面剪切效应的有限元模型;(2)采用shell 63壳单元建立该简支梁的空间有限元模型;(3)笔者所推导的分别考虑和不考虑箱梁转动动能时的两种解析公式。将以上4个计算结果进行对比分析,验证了解析公式的正确性,同时得出梁的转动动能对箱梁弯曲自振特性的影响较小,可忽略。最后分析了剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,结果表明翼板的剪切变形对箱梁弯曲振动频率的影响小于腹板剪切变形的影响;剪切变形对箱梁竖向弯曲振动频率的影响,随着跨高比的增加而减小,随着频率阶数的增加而增大。
- 周茂定张元海李丽园
- 关键词：桥梁工程能量变分法薄壁箱梁剪切变形
- 考虑各板面内剪切影响的箱梁竖向纯弯自振特性分析
- 2020年
- 为了方便研究考虑各板面内剪切影响的箱梁竖向纯弯曲自振频率,基于单位力法,结合箱梁弯曲剪应力的分布特点,推导出适用于箱梁各板面内的剪切影响系数表达式。以剪切影响系数为基础,利用哈密顿原理,导出考虑剪切及转动惯量影响的箱梁弯曲自振频率控制微分方程。采用分离变量法,结合边界条件给出了简支箱梁弯曲自振频率表达式。在该剪切影响系数的基础上,结合梁段单元刚度矩阵,编制了MATLAB程序用于分析考虑各板面内剪切影响的箱梁弯曲自振特性。数值算例表明:以本文程序计算的箱梁弯曲自振频率及振型与ANSYS空间有限元结果吻合较好;剪切变形对箱梁自振频率的影响随着频率阶数的增高而增大。参数分析表明,梁高对频率影响较大,当计入剪切影响时,转动惯量对箱梁弯曲自振频率的影响可忽略。
- 周茂定蔺鹏臻蔺鹏臻
- 关键词：箱形梁
- 薄壁箱梁的剪力滞翘曲位移函数研究被引量：20
- 2015年
- 为精确分析薄壁箱梁的剪力滞效应,从箱梁各翼缘板的面内剪切变形与纵向位移关系出发,推导剪力滞翘曲位移函数的基本表达式。考虑剪力滞翘曲应力的轴向自平衡条件,对剪力滞翘曲位移函数进行修正,以便得到适用于带悬臂板箱梁的合理翘曲位移函数。对剪力滞效应引起的截面形心轴与中性轴之间的偏离进行了论证。详细分析剪力滞翘曲位移函数修正项及箱梁高宽比、宽跨比、板宽比等参数对剪力滞翘曲应力的影响。结果表明:推导的剪力滞翘曲位移函数计算的简支箱梁跨中截面应力值与实测值及有限元计算结果吻合良好;高宽比的影响较小,宽跨比和板宽比的影响较大;当板宽比达到1.5时,翘曲位移函数修正项对翘曲应力的影响达到18%。
- 周茂定李丽园张元海
- 关键词：薄壁箱梁能量变分法翘曲位移函数
- 薄壁箱梁的弯曲纵向位移函数与剪力流被引量：2
- 2015年
- 以薄壁箱梁的弯曲理论为基础,从分析微板剪力流出发,结合弹性理论中求解平面应力问题的假设,推导考虑薄壁箱梁各板面内剪切效应时的弯曲纵向位移函数,同时从理论上导出剪力滞翘曲位移函数。运用能量变分原理及铁木辛柯深梁理论的假设简化并求解考虑各板面内剪切效应的纵向位移函数,并给出数值算例。研究结果表明:按本文推导的考虑各板面内剪切效应的位移函数计算的简支梁跨中截面正应力与实测值及有限元值吻合良好,剪应力与挠度较以往方式求解的结果更为准确,且箱梁挠度及腹板剪应力计算值相对于初等梁的结果均有明显增加,最大增量达到21%。
- 李丽园周茂定张元海
- 关键词：薄壁箱梁能量变分法挠度剪力流
- 基于广义位移的波形钢腹板组合箱梁有限梁段分析方法被引量：4
- 2021年
- 为准确分析腹板手风琴效应、剪切变形与翼板剪力滞效应对波形钢腹板组合箱梁挠曲变形及应力的影响,利用截面变形连续条件建立了综合考虑腹板手风琴效应、剪切变形与剪力滞效应的挠曲位移模式.通过引入广义剪切位移和剪力滞位移,将该挠曲变形状态解耦为拟平截面的Euler梁挠曲、广义剪切变形引起的挠曲以及剪力滞效应引起的挠曲3种状态.依据广义位移与转角的关系,选用Hermite多项式作为位移形函数,推导出广义位移的单元刚度矩阵,提出了适合该组合箱梁的梁段分析方法.数值算例结果表明,基于该方法得到的应力及变形与三维空间有限元结果吻合良好.广义剪切变形对梁的挠曲变形与应力存在较大影响,集中荷载作用或中支点截面附近的应力放大系数甚至超过2.0.
- 周茂定周茂定蔺鹏臻
- 关键词：波形钢腹板组合箱梁剪力滞效应
- 考虑截面剪切变形时曲线箱梁的弯扭分析被引量：4
- 2017年
- 为了分析剪切效应对曲线箱梁的影响,基于薄壁箱梁弯曲理论,用一个剪切翘曲参数来综合表达翼板和腹板的剪切变形,运用能量变分法导出考虑剪切效应及约束扭转时曲线箱梁弯扭挠曲控制微分方程组.通过分析边界条件,采用伽辽金数值法求解上述微分方程,从而得出曲线箱梁的弯扭挠曲应力表达式.数值算例结果表明,按本文公式计算出的曲线箱梁弯扭挠曲应力与实测值吻合良好,验证了本文方法的正确性;腹板的剪切变形对箱梁剪切翘曲应力影响较小,可忽略.通过分析曲线箱梁在竖向均布荷载下的整体正应力可知,剪切翘曲应力占比为15%~20%,而扭转翘曲应力相对较小,占比约为6%.
- 周茂定李丽园张元海
- 关键词：曲线箱梁能量变分法伽辽金法剪切变形
- 薄壁梁剪切挠曲性能解耦分析方法研究
- 2023年
- 为快速准确地获得薄壁梁的挠曲应力及位移,提出一种考虑各板剪切变形影响的薄壁梁挠曲分析方法。从薄壁板剪应变与位移关系出发,推导出具有明确力学机制的挠曲纵向位移函数;选取剪切变形引起的挠度作为广义位移,通过解耦挠曲性能提出剪切翘曲应力及挠度的一种简化分析方法;基于矩形板条的平面应力解,导出翼板翘曲应力修正系数的表达式;利用中支点的变形连续条件及简化分析理论,提出薄壁连续梁的剪切挠曲简化分析方法。数值算例结果表明,本文方法求得的应力结果与3D FEM结果最大误差在3%以内,挠度最大误差为6%以内,说明所提方法可靠且精度较高;参数分析表明,材料泊松比及板宽比对翼板的翘曲应力影响较大。
- 周茂定周茂定蔺鹏臻
- 关键词：薄壁梁剪切变形
