本文關鍵詞：新型鋼拱攔擋壩在泥石流作用下的抗沖擊性能研究

  更多相關文章： 鋼拱攔擋壩 泥石流 抗沖擊性能 大塊石 數(shù)值模擬 動力響應

【摘要】：泥石流是我國一種常見的自然災害,一般多發(fā)生在山區(qū)或者其他溝谷深壑等地形險峻的地區(qū),它具有突然性以及流速快、流量大、物質容量大和破壞力強等特點。隨著經濟的快速發(fā)展,人類對自然環(huán)境的破壞日益嚴重,尤其是對植被資源的亂砍濫伐,不僅破壞了植被的生長,也破壞了動植物的生存環(huán)境,最終導致泥石流等地質災害的頻繁發(fā)生,給國民經濟和人民群眾的生命財產造成了嚴重的損失。因此,對泥石流災害進行有效地防治是一個值得深入探討和研究的問題。本文以宕昌縣紅河溝流域泥石流災害治理為背景,通過對泥石流溝道現(xiàn)場實地調研情況得出,泥石流中大塊石的沖擊是造成攔擋壩損壞的最主要原因,尤其是對重力式攔擋壩的破壞極為嚴重。近些年,隨著鋼結構產業(yè)的迅猛發(fā)展,將鋼結構和混凝土相結合的結構材料應用到修筑泥石流攔擋壩中已逐漸成為一種新的發(fā)展趨勢。基于此,為了有效抵抗泥石流中大塊石的沖擊能力,考慮到當前泥石流攔擋結構的諸多優(yōu)缺點,根據宕昌縣紅河溝流域泥石流溝道的地質條件及特征,并結合拱壩的受力特點和傳統(tǒng)混凝土格柵壩的透水性特性,設計出一種具有攔、排兼?zhèn)涞男滦途W格攔擋結構,即鋼拱混凝土網格壩,并運用顯示動力學有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對該壩體結構的抗沖擊性能進行數(shù)值模擬研究,其所做的主要工作包括:(1)對鋼拱混凝土網格壩布置的三個典型沖擊部位進行了數(shù)值模擬分析,主要分析了壩體結構受泥石流沖擊作用下的Von Mises應力、位移、沖擊力、能量等在不同沖擊部位處的動力響應變化。分析結果表明鋼拱混凝土網格壩的整體剛度比較大,協(xié)調性比較好,具有較好的抵抗變形的能力,在抵抗泥石流中大塊石的沖擊作用有較優(yōu)越的抗沖擊性能。(2)為了更加全面地分析鋼拱混凝土網格壩在泥石流沖擊作用下的動力響應,文中分別探討了鋼柱壁厚、鋼材屈服強度、鋼球撞擊高度、柱管內混凝土強度等級、鋼球沖擊速度、鋼球直徑尺寸等參數(shù)對鋼拱混凝土網格壩沖擊點與頂部點的最大位移、最大沖擊力、沖擊點最大應力、最大支反力的影響,并得到了這些參數(shù)對壩體結構抗沖擊性能的變化規(guī)律。(3)對帶支撐鋼拱混凝土網格壩布置與第三章模型相同的三個典型沖擊部位作為不同工況進行數(shù)值模擬分析,主要詳細分析了壩體結構受泥石流沖擊作用下的位移、支反力在不同沖擊部位工況下的動力響應變化,并與無支撐壩體結構進行對比分析,驗證了帶支撐鋼拱混凝土網格壩在抵抗泥石流中大塊石的沖擊作用能力比無支撐壩體結構表現(xiàn)出更加優(yōu)越的抗沖擊性能。
【關鍵詞】：鋼拱攔擋壩 泥石流 抗沖擊性能 大塊石 數(shù)值模擬 動力響應
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：P642.23;TV34
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 關于泥石流分析的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 關于泥石流防治技術的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 關于泥石流拱形攔擋結構的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要研究內容及技術路線16-18
• 1.3.1 主要研究內容16-17
• 1.3.2 技術路線17-18
• 第2章 結構沖擊理論及動力分析方法18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 結構沖擊理論概述18-21
• 2.2.1 沖擊動力學理論18-20
• 2.2.2 接觸動力學理論20-21
• 2.3 基于LS-DYNA的動力分析方法21-24
• 2.3.1 顯式動力學分析理論21-22
• 2.3.2 顯式動力學分析算法22-24
• 2.4 本章小結24-25
• 第3章 鋼拱混凝土網格壩抗沖擊性能分析25-45
• 3.1 鋼拱混凝土網格壩的提出25
• 3.2 鋼拱混凝土網格壩的設計思路25-28
• 3.2.1 鋼拱網格尺寸選取25-26
• 3.2.2 設計荷載26-27
• 3.2.3 荷載組合27-28
• 3.3 鋼拱混凝土網格壩的簡介及計算模型28-32
• 3.3.1 鋼拱混凝土網格壩簡介28
• 3.3.2 鋼拱混凝土網格壩計算模型28-32
• 3.4 鋼拱混凝土網格壩有限元分析32-44
• 3.4.1 壩體Von Mises應力分析33-37
• 3.4.2 壩體位移分析37-39
• 3.4.3 壩體沖擊力分析39-41
• 3.4.4 壩體能量分析41-44
• 3.5 本章小結44-45
• 第4章 鋼拱混凝土網格壩抗沖擊性能參數(shù)分析45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 鋼柱壁厚的影響45-47
• 4.3 鋼材屈服強度的影響47-49
• 4.4 鋼球撞擊高度的影響49-52
• 4.5 柱管內混凝土強度等級的影響52-54
• 4.6 鋼球沖擊速度的影響54-56
• 4.7 鋼球直徑尺寸的影響56-58
• 4.8 本章小結58-60
• 第5章 帶支撐鋼拱混凝土網格壩抗沖擊性能分析60-77
• 5.1 引言60-61
• 5.2 計算模型61-63
• 5.2.1 幾何模型尺寸的確定61-62
• 5.2.2 有限元模型的建立62-63
• 5.3 沖擊作用工況63-64
• 5.4 位移計算結果及對比分析64-70
• 5.4.1 沖擊工況一下對比分析64-66
• 5.4.2 沖擊工況二下對比分析66-68
• 5.4.3 沖擊工況三下對比分析68-70
• 5.5 支反力計算結果及對比分析70-75
• 5.6 本章小節(jié)75-77
• 結論與展望77-80
• 參考文獻80-85
• 致謝85-86
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄86

【參考文獻】

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本文編號：770204