国家教育部博士点基金(20120204110024)
- 作品数：16 被引量：156H指数：8
- 相关作者：王正中刘铨鸿王羿李爽肖旻更多>>
- 相关机构：西北农林科技大学中国科学院同济大学更多>>
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- 相关领域：水利工程农业科学建筑科学更多>>
- 考虑冻土与结构相互作用的梯形渠道冻胀破坏弹性地基梁模型被引量：33
- 2017年
- 假定渠基冻土为服从Winkler假设的弹性地基,提出一种针对开放系统混凝土梯形渠道的衬砌冻胀力分布计算方法。基于弹性地基梁理论引入与冻胀变形成比例的附加项来反映衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,导出考虑冻土与衬砌结构耦合作用的冻土地基梁挠曲线微分方程。基于此,对现浇混凝土梯形渠道底板和坡板分别建立冻胀模型,并结合边界条件对方程求解获得渠道底板和坡板挠度和内力的解析表达式,进而建立了基于衬砌冻胀位移计算的渠道衬砌冻胀破坏判断准则。以新疆塔里木灌区某梯形渠道为原型,对衬砌各点冻胀位移进行了计算,并与材料力学方法的计算结果及原型观测值进行了对比分析。结果表明,本文方法由于考虑了衬砌冻胀变形引起的冻胀力释放和削减,冻胀位移计算结果均较材料力学方法小,且与观测值更加符合。研究结果可为现浇混凝土梯形渠道的抗冻胀设计提供参考和理论依据。
- 肖旻王正中王正中刘铨鸿王羿葛建锐
- 关键词：冻土工程灌溉渠道冻胀弹性地基梁
- 寒区弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的尺寸效应研究被引量：19
- 2018年
- 为探明地下水埋深、冻深及渠深对冻土地基上弧底梯形衬砌渠道冻胀破坏的影响规律,依据毛细理论将渠道冻胀分为封闭系统、半开放系统和开放系统;基于冻土水热力三场耦合理论,利用多场耦合软件COMSOL Multiphysics模拟研究了30组不同尺寸衬砌渠道的冻胀位移场和应力场。结果表明:规范建议的衬砌厚度内,渠道规模越大越窄深、冻深越大、地下水埋深越浅,则衬砌渠道冻胀破坏越严重。封闭系统,中小型衬砌渠道为渠底中心下表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂;半开放系统,中小型渠道为渠底中心上表面拉裂,大型渠道为渠底中心上表面和坡脚下表面拉裂;开放系统,小型渠道为渠底中心上表面拉裂,中型渠道为坡脚上表面拉裂,大型渠道为渠底中心下表面和距渠顶2/3坡长处上表面拉裂。该研究揭示了渠道衬砌冻胀破坏的尺寸效应,对弧底梯形衬砌渠道抗冻胀设计及衬砌结构合理设缝具有指导意义和定量化参考。
- 王正中刘少军王羿王羿葛建锐
- 关键词：寒区冻胀破坏尺寸效应
- 深孔钢闸门组合截面主梁应力计算方法被引量：3
- 2018年
- 为了解决以往深孔钢闸门主梁弯曲正应力沿用细长梁理论其计算结果偏于危险,而有限元法计算工作量大且复杂的问题,因此,基于弹性理论,推导出了均布荷载作用下工字型截面梁纵向纤维挤压应力计算公式,以及考虑纵向纤维挤压和剪切翘曲影响的弯曲正应力计算公式,并提出了组合截面薄壁深梁的判定准则,并以有限元数值模拟结果为准对各种弯曲正应力解析计算方法进行了评价.结果表明:已有解析法误差较大,不能准确揭示组合截面薄壁深梁弯曲正应力的变化规律;而所提方法考虑了剪切翘曲及层间挤压的双向应力状态影响,计算结果精度较高且适用范围更广.
- 吴思远吴思远王正中张雪才
- 关键词：深梁工字型截面误差分析
- 考虑剪切效应的工字梁弯曲应力比拟杆法被引量：1
- 2018年
- 随着工字形短深梁和宽翼缘梁结构的发展,截面非线性剪切变形对弯曲应力的影响愈加突出,导致传统设计中所采用的初等梁理论计算结果误差较大,不再适用。本文基于比拟杆法综合考虑剪切效应,推导出工字形梁横力弯曲应力解析计算公式,并与有限元及现有解析计算方法进行对比分析。结果表明:当跨高比较小,翼缘腹板面积比较大时剪切效应对弯曲变形有显著影响。同时相比于现有解析方法,本文计算结果精度较高且适用范围更广,可用于梁结构设计。
- 吴思远吴思远王正中刘少军李斯
- 关键词：工字形截面剪切效应弯曲应力比拟杆法
- 考虑翘曲及挤压影响的深孔闸门主梁正应力解析解被引量：2
- 2019年
- 随着高水头水利水电工程的开发,深孔闸门应用越来越普遍。在梁构件设计时,按其结构特点,已属薄壁深梁讨论范畴,若仍采用传统设计中细长梁纯弯理论,则会导致计算结果出现较大误差。由此,亟待给出一种简明准确的主梁正应力计算方法。基于叠加思想和材料力学方法,充分考虑翘曲及挤压影响,建立了合理的力学计算模型,推导出工字形截面深梁在横向均布荷载作用下正应力的解析计算式,并分析了在不同跨高比和翼缘与腹板面积比下该方法计算结果与现有计算方法及数值模拟间的相对误差及适用范围。进而结合工程实例,给出了不同计算方法的精度评价。计算结果表明,相比于现有解析计算方法,该方法计算结果精度较高且适用范围较广,可为梁结构设计提供参考。
- 陈英昕吴思远李斯王正中吴守军
- 关键词：深梁工字形截面翘曲均布荷载
- 基于Isight-MSC.Patran/Nastran联合仿真的弧形闸门动力模型修正被引量：3
- 2018年
- 为了获得精确的弧形闸门动力有限元模型,提出一种基于Isight-MSC. Patran/Nastran联合仿真与特征灵敏度优化相结合的快速建模方法。主要思路是在保证弧形闸门几何特征及动力特性一致情况下,通过软件联合调用实现质量重分布,以此得到相应的动力有限元模型。首先利用摄动法建立弧形闸门主框架目标模型,通过特征灵敏度优化方法迭代逼近,证明了该方法的有效性,进而通过与现有参数优化方法对比,说明了该方法在保证最小改变量的情况下,能够获取更为精确的有限元动力分析模型。在此基础上根据弧形闸门完全水弹性模型实测数据建立了相应的动力有限元模型,实例计算表明该方法只需较少的迭代步骤就可以实现精确建模。
- 吴思远吴思远王正中王岳徐超吴守军
- 关键词：弧形闸门模型修正ISIGHT
- 基于双K断裂准则的U形混凝土衬砌渠道冻胀破坏力学模型研究被引量：2
- 2015年
- 为探讨U形渠道衬砌的冻胀断裂力学模型,采用有限元软件简化模拟混凝土衬砌板初始裂缝扩展,并结合线弹性断裂力学的双应力强度因子的混凝土双K断裂破坏准则,建立了冻胀力与冻结力共同作用下的U形渠道混凝土衬砌板冻胀断裂力学模型。根据混凝土双K断裂准则与冻胀条件下的混凝土衬砌力学模型,计算了U形渠道各部位混凝土衬砌板在初始裂缝扩展情况下,混凝土衬砌板冻胀断裂破坏的临界厚度。通过实例计算,验证了此双K断裂准则下的混凝土渠道衬砌冻胀力学模型具有一定的实际应用价值,为以后的U形混凝土衬砌渠道抗冻胀设计提供了合理的理论参考。
- 郭瑞王正中刘月刘铨鸿肖旻李爽
- 关键词：双K断裂准则混凝土衬砌冻胀
- 季节冻土区衬砌渠道换填措施防冻胀数值模拟被引量：16
- 2013年
- 为了防治季节冻土区衬砌渠道的冻胀破坏，对渠基易冻胀土体进行换填的防冻胀措施效果进行研究，考虑实际边界条件，建立浅层冻土相变温度场数学模型，应用有限元软件对沈阳市浑北灌区渠道进行不同换填深度的热力耦合分析，结果表明：渠道阴坡、渠底、阳坡表面下1．670 m、1．128 m、1．547 m处为冻融活动区；换填厚度与冻深近似呈正比关系；随着换填深度的增加，砼衬砌渠道的法向冻胀量减少；渠道阴坡、阳坡及渠底的换填率分别为53．9％、58．2％、79．8％时，砼衬砌板的法向位移分别减少96．9％、95．54％、96．83％；法向位移0．6～0．7 cm，在规范允许值（0．5～1．0 cm）内，有效地消减了渠道的冻胀破坏，可为工程换填优化设计提供理论参考。
- 王文杰王正中李爽孙杲辰
- 关键词：渠道衬砌冻胀数值模拟换填法
- 高地下水位弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀断裂破坏力学模型及应用被引量：21
- 2015年
- 【目的】在线弹性断裂力学的基础上,对高地下水位弧底梯形混凝土衬砌渠道冻胀断裂破坏力学模型进行研究,为弧底梯形衬砌渠道的设计提供依据。【方法】将高地下水位弧底梯形渠道混凝土衬砌简化为简支梁结构并建立其冻胀力学模型,在考虑材料本身缺陷的基础上结合断裂力学理论,提出了高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型。运用断裂力学及结构力学等相关理论,考虑法向冻结力的作用,通过适当的简化计算弧底梯形渠道衬砌的相关内力,并提出适用于弧底梯形渠道衬砌的断裂力学破坏准则,利用计算实例对所建立的渠道冻胀断裂破坏力学模型进行验证。【结果】渠道衬砌板的冻胀断裂符合Ⅰ-Ⅱ复合型裂纹的特点,通过建立的弧底梯形渠道混凝土冻胀断裂力学模型,可以计算出渠道阴坡、阳坡、渠底的衬砌板厚度。计算实例证明,所建立的高地下水位弧底梯形渠道冻胀断裂破坏力学模型正确可行、简单实用。【结论】弧底梯形混凝土衬砌渠道优于梯形渠道,是一种冻胀力及冻胀变形较小的结构形式。
- 石娇王正中张丰丽肖旻李爽杨晓松
- 关键词：弧底梯形渠道高地下水位混凝土衬砌冻胀破坏
- 考虑混凝土衬砌板与冻土接触非线性的渠道冻胀数值模拟被引量：62
- 2014年
- 旱寒灌区渠基土中水分在温度梯度作用下向冻结锋面迁移聚集并冻结膨胀,使其上混凝土衬砌板冻胀破坏,以往的线弹性分析方法在数值模拟中将冻土与混凝土衬砌板视为一体,无法反映两者之间的滑移。本文采用符合冻土与混凝土接触面冻结特性的非线性本构模型来合理反映两者的相对滑动及脱离,考虑混凝土的弹塑性及其与冻土的接触非线性,建立能反映混凝土板从弹性到塑性屈服失效过程的渠道冻胀破坏数值模型,并对冻胀过程进行分析。结果表明,未考虑接触非线性的切向冻结力会超过混凝土与冻土最大冻结强度,不符实际;而考虑接触非线性的数值模型更能反映衬砌渠道冻胀破坏过程,更能合理解释渠道冻胀破坏位置在渠底中间和阴阳坡靠近渠底1/3板长处,切向冻结力、法向冻胀力最大值较未考虑接触非线性的要小约50%且分布更均匀。
- 李爽王正中高兰兰刘铨鸿王文杰孙杲辰
- 关键词：渠道冻胀数值模拟
