泥石流块石冲击下新型拦挡坝动力响应试验研究

针对泥石流灾害拦挡工程结构型式缺乏创新以及相关试验研究工作欠缺问题,本文提出了两种钢-混凝土组合式新型拦挡坝型式。利用自主设计的冲击模拟试验台对坝体结构在固体冲击作用下的动力响应进行了试验研究和对比分析。结果表明:支撑体系的加强作用和耗能元件的耗能作用有效减轻了新型坝体实体坝身的破坏程度;重力坝动力响应衰减历时至少5倍于带支撑拦挡坝实体坝身,并且后者的动力响应峰值显著低于前者,坝体结构的整体刚度得到了明显增强;耗能坝实体坝身动力响应达到峰值所需耗时是重力坝的2倍有余,并且前者的动力响应峰值相较于后者明显降低,耗能元件的缓冲和耗能作用十分显著。

泥石流块石冲击下新型钢管混凝土桩林坝“品”单元动力响应分析

泥石流所含块石的冲击是造成拦挡结构破坏的主要因素。钢管混凝土桩林能够有效拦截泥石流块石,减轻它的破坏作用。选取了钢管混凝土桩林的典型"品"字形三桩结构单元,利用ANSYS/LS-DYNA软件对其两个典型部位进行了块石冲击下的动力响应模拟和分析。结果表明:三桩结构不同部位的冲击力时程曲线呈现出显著差异,受冲击部位的约束越强,即局部刚度越强,则冲击力峰值越大,且冲击力峰值随着冲击速度、混凝土强度等级以及桩截面套箍系数的增大而增大,而三桩结构顶部节点处冲击力峰值随着桩心距的增大而减小;受冲击部位背面的残余变形与冲击速度近似成二次关系,与冲击能量成线性关系;结构的受冲击部位、支座部位以及桩梁连接处的响应较大,设计时应予以加强。

泥石流块石冲击下钢绞线网组合结构的动力响应模拟研究

针对泥石流块石冲击荷载作用下灾害的防治问题,引入钢绞线网组合结构,并利用ANSYS/LS-DYNA对不同冲击物在不同的冲击点位置、冲击物速度和冲击物质量条件下钢绞线网组合结构对泥石流块石冲击的动力响应进行数值模拟。结果表明:①冲击物在不同的冲击点位置,钢绞线网组合结构的冲击力峰值不同,同一冲击高度,钢绞线网组合结构中间点处的冲击力峰值比两侧点要小;随着冲击高度的增加,钢绞线网组合结构的冲击力峰值减小;②在低速度冲击过程中,钢绞线网组合结构中钢绞线未断裂,结构的冲击能量守恒,在高速度冲击时,钢绞线网组合结构冲击点处横向钢绞线比竖向钢绞线的塑性应变和轴向力更早达到最大,横向钢绞线先发生断裂;③钢绞线网组合结构冲击点处位移峰值分析显示,随着冲击物速度和冲击物质量的增加,钢绞线网组合结构的位移峰值增加,但位移增幅降低。

十字型网状结构在泥石流块石冲击下的动力响应数值模拟

针对柔性网变形性好和钢管混凝土抗冲击性能良好的优点,提出十字型网状结构,用来抗击泥石流灾害中的块石冲击。利用有限元软件ANSYS LS-DYNA进行数值模拟,得到结构在不同冲击速度、不同冲击网直径、不同冲击物质量和不同冲击高度条件下的动力响应。结果表明:1)相同冲击速度下,随着冲击网直径的增大,结构的刚度增加,其动力响应中的冲击力峰值增大;反之,减小。2)相同冲击速度和冲击物质量条件下,随着冲击网直径的增大,冲击点处的位移峰值降低,降幅在10%左右。3)相同冲击网直径下,随着冲击物质量的增加,冲击力峰值增大;随着冲击高度的增加,冲击力峰值减小。综上所述,冲击速度、冲击网直径、冲击物质量和冲击高度影响十字型网状结构的抗冲击性能。

新型索网与钢管结构抗冲击性能数值模拟与实验

针对泥石流块石灾害频繁发生,提出了一种新型索网与钢管结构.通过固体球形块石冲击实验研究了该结构的冲击动力响应,对实验进行数值模拟,对比模拟与实际测试结果.通过数值模拟方法对结构进行参数分析,得到结构的破坏模式.结果表明,结构有3种破坏模式,冲击物的质量、冲击物的速度和冲击高度影响结构的抗冲击性能.