泥石流作為一種常見的地質(zhì)災(zāi)害,災(zāi)害發(fā)生時(shí),泥石流中夾雜的巨礫、塊石沖擊是導(dǎo)致建筑物、構(gòu)筑物等破壞的主要原因之一。本文針對甘肅省部分地區(qū)小流域泥石流夾雜的巨礫、塊石災(zāi)害嚴(yán)重,借鑒格柵式攔擋結(jié)構(gòu)在泥石流災(zāi)害防治中“水石分離”的思想,以及高強(qiáng)度的鋼絞線索網(wǎng)在大跨度空間結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用,提出一種新的攔擋結(jié)構(gòu)體系——鋼管柱-索網(wǎng)體系,來抗泥石流塊石的沖擊。本文采用理論分析,利用ANSYS/LS-DYNA數(shù)值模擬,結(jié)合試驗(yàn)研究的方法,探究鋼管柱-索網(wǎng)體系在泥石流塊石沖擊荷載作用下的沖擊動力響應(yīng)。具體研究內(nèi)容如下:(1)提出鋼管柱-索網(wǎng)體系,對體系中的單根索進(jìn)行有限元分析,探究兩端固定約束條件下不同長度的鋼絞線索在沖擊荷載作用下的動力響應(yīng),使用不同的單元類型對單根鋼絞線進(jìn)行模擬,對比沖擊力峰值、沖擊點(diǎn)處位移峰值,確定合適的單元模擬鋼絞線。對體系中的鋼管進(jìn)行模擬分析,探究在沖擊荷載作用下不同鋼管壁厚、不同沖擊速度和不同沖擊高度因素下的動力響應(yīng),結(jié)果表明厚壁鋼管具有良好的抗沖擊性能。對鋼管柱-索網(wǎng)體系中的一類結(jié)構(gòu),即三種兩鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和一種三鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu),探究在沖擊荷載作用下的沖擊響應(yīng),得到該結(jié)構(gòu)的破壞模式。(2)通過對鋼管柱-索網(wǎng)體系中的一類結(jié)構(gòu)的參數(shù)分析,得到不同參數(shù)(索類型不同,鋼絞線索的直徑不同,鋼管壁厚不同,鋼管屈服強(qiáng)度不同)下結(jié)構(gòu)的沖擊力時(shí)程響應(yīng),沖擊力峰值、位移峰值和加速度峰值,鋼絞線沖擊點(diǎn)附近的軸向應(yīng)力的時(shí)程響應(yīng),以及鋼管的應(yīng)力、應(yīng)變變化情況和結(jié)構(gòu)的破壞模式。并提出加支撐型鋼管柱-索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和鋼管混凝土-索網(wǎng)結(jié)構(gòu),對其進(jìn)行沖擊荷載作用下的動力響應(yīng)研究和破壞模式分析,其中加支撐型結(jié)構(gòu)和加混凝土結(jié)構(gòu)的沖擊力峰值比體系中一類結(jié)構(gòu)的沖擊力峰值大,位移峰值小。(3)利用自行設(shè)計(jì)的沖擊試驗(yàn)平臺,對鋼管柱-索網(wǎng)體系中兩鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu),加側(cè)向支撐兩鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu),三鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu)和加側(cè)向支撐三鋼管-索網(wǎng)結(jié)構(gòu)的縮尺模型進(jìn)行沖擊試驗(yàn)研究,采用DHDAS動態(tài)信號采集分析系統(tǒng)對結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵測點(diǎn)進(jìn)行動應(yīng)變、動位移和動加速度的數(shù)據(jù)采集,通過數(shù)據(jù)分析,對比有限元模擬結(jié)果中位移峰值和加速度峰值,兩者規(guī)律一致,驗(yàn)證了鋼管柱-索網(wǎng)體系的合理性。
【學(xué)位單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：P642.23
【部分圖文】：

年甘肅舟曲三眼峪泥石流[5]圖1.1 近幾年泥石流災(zāi)害由于泥石流災(zāi)害嚴(yán)重，很多學(xué)者致力于泥石流的運(yùn)動機(jī)理、構(gòu)成成分，防治結(jié)構(gòu)等方面的研究。張楠等通過對2005年至2015年間10927起泥石流災(zāi)害的統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)泥石流災(zāi)害集中分布在四川、云南、西藏東部、甘肅南部等西省份部和福建、廣東等東南沿海省份、特大型和大型災(zāi)害損失最為慘重等時(shí)空分布特點(diǎn)。對具體

TR-shear 應(yīng)力 Von Mises 應(yīng)力 c) t=0.0180s鋼絞線的應(yīng)力圖2.4 1m長Beam161單元的鋼絞線受10m/s直徑200mm沖擊時(shí)的應(yīng)力分析由圖 2.4 分析，對于應(yīng)力值，Von Mises 應(yīng)力一直大于其它三種應(yīng)力。鋼絞線的 Von Mises 應(yīng)力和 Axial 應(yīng)力會出現(xiàn)強(qiáng)化。鋼絞線出現(xiàn)應(yīng)力強(qiáng)化時(shí)，沖擊點(diǎn)處應(yīng)

鋼管采用映射網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格大小20mm，鋼球采用自由網(wǎng)格劃分，網(wǎng)格大小20mm。以直徑300mm沖擊物，沖擊高度750mm，沖擊鋼管為例，有限元模型見下圖3.1，其中圖3.1 a） 159 mm 2mm；b） 159 mm 4mm；c） 1 59 mm 6mm；d） 1 59 mm 8mm；e） 159 mm 10mm；f） 159 mm 12mm；g) 114 mm 4mm；h) 114 mm 8mm；i) 140 mm 4mm；j) 140 mm 8mm。
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