本文關鍵詞：泥石流作用下鋼管混凝土樁林結構動力響應分析與試驗研究

  更多相關文章： 沖擊荷載 鋼管混凝土 數(shù)值模擬 動力響應特征 沖擊試驗

【摘要】：泥石流是山區(qū)常見的一種自然災害現(xiàn)象,在我國西南、西北和華北的一些山區(qū)均發(fā)育有泥石流,每年因泥石流造成的經(jīng)濟損失及人員傷亡均很大。泥石流不僅以驚人的動力作用給山區(qū)及河谷地貌造成不同程度的破壞,而且泥石流沖積扇還可將耕地演變成荒廢的沙石灘地,對區(qū)域環(huán)境造成極大的不良影響,因此有效治理泥石流對實現(xiàn)減災防災意義重大。由文獻可知,大塊石的沖擊作用是導致攔擋壩破壞的主要原因,然而,目前關于攔擋壩在沖擊荷載作用下的動力響應特征研究較少,本文以新型攔擋結構鋼管混凝土樁林為研究對象,采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗研究相結合的方法,展開對大塊石沖擊荷載作用下鋼管混凝土樁林結構的動力性能分析,并提出合理有效的抗沖擊措施。本文的主要工作包括以下幾個方面:(1)采用顯示有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA,分別對兩端無約束和受約束的鋼管混凝土樁林結構進行數(shù)值模擬分析,鋼材和混凝土的材料分別采用適用于沖擊作用的Cowper-Symbols和Concrete-Damage本構模型方程,并闡述了樁林結構在沖擊荷載作用下的數(shù)值模擬實現(xiàn)方法和結構動力響應分析方法。(2)以兩端無約束和端部施加約束的鋼管混凝土樁林結構為分析對象,通過改變沖擊物的能量,根據(jù)結構的受力特點,研究在不同沖擊能量作用下樁林結構的動力響應及破壞模式。并對不同沖擊高度、沖擊物質量及速度三個參數(shù)進行規(guī)律性研究,分析動力響應隨各參數(shù)的變化規(guī)律,并得到最不利的加載點位置。(3)分別對端部無約束的樁林結構和端部施加約束的樁林結構進行試驗研究,沖擊試驗在本課題組自行設計的沖擊試驗臺上進行,通過動態(tài)位移傳感器、加速度傳感器及應變片得到?jīng)_擊荷載作用下結構關鍵點的時程響應數(shù)據(jù)。并將試驗數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進行對比,驗證了樁林結構的破壞模式及數(shù)值分析的正確性。(4)分別對空庫大石塊撞擊、空庫泥漿沖擊和滿庫狀態(tài)下鋼管混凝土樁林結構的響應進行分析,得到結構最不利的荷載工況及結構的薄弱部位,并提出相應的加強措施。
【關鍵詞】：沖擊荷載 鋼管混凝土 數(shù)值模擬 動力響應特征 沖擊試驗
【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;TU398.9
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的意義11-14
• 1.2 相關領域國內外研究現(xiàn)狀綜述14-19
• 1.2.1 鋼管混凝土的特點和應用14-15
• 1.2.2 鋼管混凝土抗沖擊性的研究15-16
• 1.2.3 沖擊荷載作用下材料的動態(tài)力學性能16-17
• 1.2.4 泥石流防治的研究17-19
• 1.3 本文研究的主要內容和基本框架19-21
• 1.3.1 研究內容19-20
• 1.3.2 研究的基本框架20-21
• 第2章 沖擊荷載作用下鋼管混凝土樁林動力響應分析21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 結構沖擊動力響應分析的數(shù)值實現(xiàn)方法21-23
• 2.2.1 計算模型23
• 2.3 材料模型23-25
• 2.3.1 鋼管材料模型23-24
• 2.3.2 混凝土材料模型24
• 2.3.3 鋼球材料模型24-25
• 2.3.4 幾何建模和網(wǎng)格劃分25
• 2.4 基于能量分析鋼管混凝土樁林結構的動力響應25-34
• 2.4.1 能量法基本原理25-27
• 2.4.2 數(shù)值模擬結果27-34
• 2.4.3 結論分析34
• 2.5 不同沖擊高度下鋼管混凝土樁林結構的動力響應分析34-41
• 2.5.1 結構計算34-40
• 2.5.2 結論分析40-41
• 第3章 兩端約束的鋼管混凝土樁林抗沖擊性能研究41-55
• 3.1 引言41
• 3.2 沖擊荷載作用下端部受約束鋼管混凝土樁林的動力響應分析41-50
• 3.2.1 計算模型41
• 3.2.2 破壞模式41-43
• 3.2.3 動力響應特征分析43-49
• 3.2.4 能量轉換49-50
• 3.3 規(guī)律性分析50-54
• 3.3.1 不同沖擊高度的影響50-52
• 3.3.2 不同沖擊物質量和速度的影響52-54
• 3.4 本章小結54-55
• 第4章 鋼管混凝土樁林沖擊性試驗研究55-75
• 4.1 引言55
• 4.2 沖擊試驗方案設計55-60
• 4.2.1 試驗目的55
• 4.2.2 試驗準備55-56
• 4.2.3 試驗裝置56-57
• 4.2.4 量測儀器57-59
• 4.2.5 加載工況59-60
• 4.2.6 試驗流程60
• 4.3 兩端無約束鋼管混凝土樁林模型結果分析與試驗現(xiàn)象描述60-67
• 4.3.1 撞擊樁管60-64
• 4.3.2 撞擊梁管64-67
• 4.4 兩端受約束鋼管混凝土樁林模型結果分析與試驗現(xiàn)象描述67-73
• 4.4.1 撞擊樁管67-71
• 4.4.2 梁管撞擊71-73
• 4.5 本章小結73-75
• 第5章 泥石流荷載下鋼管混凝土樁林結構響應分析75-84
• 5.1 引言75
• 5.2 地形地貌75-76
• 5.2.1 區(qū)域地質環(huán)境75-76
• 5.2.2 水文氣象76
• 5.3 治理目的76-77
• 5.3.1 治理原則77
• 5.4 工程概況77-83
• 5.4.1 模型的建立及分析過程的設定78-79
• 5.4.2 材料屬性79
• 5.4.3 鋼管混凝土樁林設計工況79-80
• 5.4.4 計算分析80-83
• 5.5 本章小結83-84
• 結論和展望84-86
• 結論84-85
• 展望85-86
• 參考文獻86-90
• 致謝90-91
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術論文目錄91

【參考文獻】

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本文編號：781750