落石被动柔性防护网非线性静力设计方法及验证

被动柔性防护网是一种常见的落石灾害防治措施。针对当前落石被动柔性防护网尚无适用的工程化设计方法的现状,以非线性计算过程中结构内能与设计防护能级相等作为加载完成的判别准则,建立了落石被动柔性防护网的非线性静力设计方法。基于LS-DYNA对250~5000 kJ共8种常用能级的被动柔性防护网开展非线性动力分析,明确了冲击力的分布范围及相对大小,形成了适用于不同能级落石被动柔性防护网非线性静力设计的荷载模式。为了有效模拟被动柔性防护网特殊的受力特征,开发了由索单元与受拉弹簧单元组成的非线性耗能单元用于耗能器模拟,开发了内部由多段索单元组成的滑移索单元用于滑移边界以及网环单元模拟。基于对网片冲击试验的反演和3500 kJ被动柔性防护网的设计及足尺冲击试验检验,验证了所提出的落石被动柔性防护网非线性静力设计方法的有效性。

落石被动柔性防护网冲击力学响应的参数化研究

针对落石被动柔性防护网的试验检验仅采用特定冲击条件,未能有效反映实际可能存在的最不利工况,从而导致通过试验检验的产品在实际工程应用中未能有效实现预期防护目标的现状,采用数值计算方法对不同参数条件下落石被动柔性防护网的力学响应开展了深入研究。首先,基于LS-DYNA软件,反演了某配置有辅助支撑绳的5000 kJ落石被动柔性防护网的足尺冲击试验,对比分析了缓冲距离、关键绳索内力及耗能器伸长量,校验了计算模型。在此基础上,分别针对跨数、落石冲击位置、柱端滑移特征对被动柔性防护网支撑绳内力、钢柱内力及缓冲距离等力学响应的影响开展了参数化分析。结果表明:跨数对被动柔性防护网力学响应影响较小;相同冲击条件下,边柱内力是中柱的2倍以上,且受冲击位置影响显著,边跨冲击最为最不利,通过标准试验检验的系统在边跨受到冲击时边柱仍可能屈曲;柱端滑移摩擦因数的增加使得支撑绳内力增长显著,建议支撑绳设计时安全系数不小于2.0。

被动柔性防护网工作原理及在矿山边坡防护中的工程应用

我国轻型化防护方式较多,被动柔性防护技术是重要组成部分,对落石、崩塌的治理具有积极作用。由于被动柔性防护技术性能佳、成本低、施工难度小,所以在公路项目中获得广泛应用。在现代社会,我国矿山边坡病害的问题依旧存在,不仅覆盖范围大,而且落石灾害严重,具有明显的集中性。本文主要围绕被动柔性防护网工作原理及在矿山边坡防护中的工程应用展开研究,以期为该领域提供一定参考。

减压环在被动柔性防护网中的耗能作用研究

基于落石防护措施受力系统的复杂性及不同系统参数研究的有效性角度考虑,数值方法正成为研究被动柔性防护网动态受力行为的重要手段。为研究被动柔性防护网中的减压环在落石冲击作用下的耗能及缓冲作用,以实际被动柔性防护网为原型,建立含减压环及不含减压环的两种被动柔性防护网有限元模型,基于ANSYS/LSDYNA分析两种防护网在不同冲击能量及冲击位置下的动力响应。研究结果表明:减压环可增强被动柔性防护网的柔性、改善作用部位的性能,同时能显著地提高被动柔性防护网的耗能能力。同时,数值结果的对比分析为下一步试验设计以校正有限元模型和研究实体构件受力特征提供了参考依据。

落石冲击作用下被动柔性防护网整体结构试验

针对被动柔性防护网受力系统,介绍了被动柔性防护网在国内外的应用和研究现状,阐明了被动柔性防护网的构成和传力机理,揭示其抵抗落石冲击的基本原理。为分析被动柔性防护网整体受力机理和响应特点,进行了在落石作用下被动柔性防护网足尺模型的冲击试验,分析了被动柔性防护网受到冲击之后的整体变形以及减压环、钢柱等关键构件的耗能及其破坏机理,为被动柔性防护网的结构计算分析与设计提供一定的参考依据。

被动柔性防护网结构足尺冲击试验研究

为研究被动柔性防护网结构的落石防护性能,设计2组防护能级为750 k J的柔性被动防护网结构,进行足尺冲击试验研究。模型1为按照现有标准所选型得到的系统配置;模型2为改进后的柔性被动防护网结构。试验结果表明:模型1无法拦截750 k J落石的冲击,系统崩溃;模型2成功地拦截了落石,且冲击后模型2的各主要组成构件等均未发生破坏,仅需要对耗能元件进行更换,即可继续投入使用。通过对高速视频的解构,对各部分组成构件的运动和受力特征进行详细分析,明确系统的三阶段工作历程,并分析系统失效的关键因素,同时,对实测的钢丝绳拉力时程进行对比分析。研究结果为今后柔性被动防护网结构的设计提供了理论基础。

落石动量参数对被动柔性防护网的影响研究

被动柔性防护网是公路和铁路沿线防护落石灾害的一种常用装置,为研究落石动量参数对被动柔性防护网的影响,文章以常用的RX-500型被动防护网为原型,通过ANSYS/LS-DYNA有限元软件对具有相同尺寸、相同动能和不同动量的落石冲击被动柔性防护网的受力性能和能量耗能规律进行研究。结果表明:落石动量参数对落石能量耗散时间影响很大,落石动量越大,落石能量耗散的时间越长,落石冲击时间可延长21.34%;落石对被动柔性防护网的受力性能和各构件的耗能占比影响较小。

被动柔性防护网结构的累计抗冲击性能研究

针对被动柔性防护网在实际工程中承受累计冲击的现状,开展标称能级为1 500 kJ的防护网结构足尺落石试验,在无修复状态下进行连续累加冲击;基于LS-DYNA的显式算法,对试验进行全过程模拟;进而采用数值分析开展标称能级为750,3 000和5 000 kJ系统的累计冲击模拟。结合试验与数值仿真研究累计冲击作用下,结构的传力机制、变形特征、耗能分布。结果表明:中跨已成功拦截1 500 kJ落石冲击的被动柔性防护网,仍具有继续承受左跨750 kJ、右跨750 kJ和中跨1 500 kJ共4次连续冲击能力。系统的冲击力学行为具有明显的三阶段特征,随着累计冲击的开展,系统的主要耗能由第二阶段转换为第三阶段;减压环的耗能比例降低,网片的耗能比例提高;结合各工况的性能曲线,建立系统的能量储备系数与各阶段能量比例的相关计算公式,采用该公式可对系统的能量储备进行预估,研究结果为被动柔性防护网结构的设计提供理论基础。

被动柔性防护网中减压环力学试验及有限元分析

为研究被动柔性防护网中减压环力学模型和耗能计算公式,首先,分析减压环的作用机制,得到其受力性能的主要影响因素为:预紧力、铝套筒长度、钢管壁厚和钢管环径;接着,进行减压环力学试验及有限元分析,验证结果与试验结果吻合较好;然后,进一步研究主要影响因素下减压环的荷载–位移曲线及其耗能特点,并结合工程实例,对比分析有减压环和无减压环时被动柔性防护网在落石冲击下的动力响应。研究结果表明:(1)减压环启动荷载随铝套筒长度的增大或钢管环径的减小而增加。其耗能在一定范围的铝套筒长度下变化较显著,而钢管环径对耗能的影响不大;(2)减压环启动荷载及耗能随着预紧力或钢管壁厚的增大而增加;(3)减压环的荷载–位移曲线满足三阶段变化规律,提出的三折线分析模型能够很好地反映减压环荷载–位移曲线特点,给出的耗能计算公式便于减压环的设计及工程应用;(4)减压环能使被动柔性防护网的柔性增强,冲击作用时间延长,并能降低与减压环连接的拉锚绳、支撑绳等构件的耗能。

被动柔性防护网在边坡防护中的工程应用与研究

为了解决被动柔性防护网结构研究和设计依据缺乏的问题,针对我国边坡防护过程中落石灾害的广布偶发与集中群发的特点,比较了被动柔性防护网与传统圬工结构在边坡防护应用中的优缺点,研究了被动柔性防护网的工作原理,指出了施工过程中的控制要点,分析了被动柔性防护网的应用和研究现状,结果表明:被动柔性防护网结构在安全性、经济性、适用性和环保性等方面具有显著优越性,但是,我国相应规范在系统整体性能检验、动力性能及稳定性能等方面需要完善,以实现系统整体构件的优化配置。

浅谈RXI-200被动型柔性防护网在危岩治理中的应用

文章结合阳朔县城区曙光幼儿园、城区螃蟹山等42处危岩治理工程Ⅱ标段实例,探讨了在危岩地质灾害治理工程中采用RXI-200被动型柔性防护网的工程设计,为今后的危岩地质灾害治理工程提供参考。

浅谈柔性被动防护网在边坡防护中的应用

柔性被动防护网具有施工方便、快捷、地形适应性较好、维修管理方便等一系列的特点,因而在公路工程边坡防护中的应用较广。本文以福州至永泰高速公路隧道顶盘山路防护中应用柔性被动防护为例,详细介绍了柔性防护技术优势以及具体应用施工技术措施。

岩质高边坡SNS柔性防护网及其工程应用

以玉希莫勒盖隧道出口右侧高边坡崩塌落石及沟槽型雪崩治理采用SNS柔性被动防护系统(RX-050)拦截施工为例,介绍了SNS柔性被动防护网的施工技术.该防护系统的设置减少了边坡崩塌落石及雪崩的危险,保证了运营公路的安全,对同类工程的施工具有积极的指导意义.

基于滚石运动参数的防护网数值模拟

被动柔性防护网是目前有效治理滚石灾害的一种防护装置,它的设计选型、现场布置位置和系统的布设高度取决于滚石在坡面上的运动轨迹以及相关的动力学参数,基于Hertz接触力学,运动学以及土体的线弹性本构模型对滚石各个运动阶段进行了公式化推导,并利用现有的滚石模拟软件进行了验证,数值模拟显示两缓一陡,两陡一缓坡面能减少碰撞抛射次数并有效降低滚石能量。被碎石、角砾、土壤和植被覆盖的坡面材料能有效增加滚石能量的损耗。利用ANSYS/LS-DYNA,对R7/3/300网片进行数值验证,结果显示能有效拦截了滚石,说明选取网片适宜。基于能量与运动学理论推导了滚石各阶段公式,基于滚石运动参数的防护网数值模拟设计更为经济与安全,实际应用价值较高。

冲击动能作用下被动网变形解析解与数值模拟研究

针对被动柔性防护网结构的系统缓冲性能,从冲击变形控制机理分析系统冲击变形的影响因素;设计了优化的缓冲结构体系。分析发现:系统冲击能力主要由网片顶冲变形、支撑绳牵引拉伸、支撑结构变形构成。对被动柔性防护网系统采用非线性数值模拟,提取系统工作条件下各部分冲击变形分量,与解析分析结果对比,验证了冲击大变形解析方法的正确性。

被动网冲击变形解析解及足尺试验对比研究

针对被动柔性防护网结构的系统缓冲性能,从冲击变形控制机理着手,分析了系统冲击变形的影响因素,设计了优化的缓冲结构体系。分析发现,系统冲击能力主要由网片顶冲变形、支撑绳牵引拉伸、支撑结构变形构成,并展开了被动柔性防护网系统足尺冲击落石试验研究,提取了系统工作条件下各部分冲击变形分量,解析分析结果对比,验证了冲击大变形解析方法的正确性。

高速铁路滚石侵限自动监测系统开发初步探讨

开展高速铁路滚石侵限自动监测技术研究对山区铁路的运营安全具有重要意义。研究认为，结合光纤光栅传感技术与被动柔性防护网、防护栅栏等开发滚石侵限自动监测系统是解决这一课题的一种有效途径。开发适宜的新型传感器、确定监测系统的预报模型与报警触发条件是系统开发的关键技术，而滚石试验是系统开发的重要手段。

基于崩塌滚石运动特征的防护网动态响应规律

为获取被动柔性防护网在不同崩塌滚石运动特征下的动态响应规律,以鲁甸803地震震后崩塌滚石造成防护网损坏现场为例,通过无人机倾斜摄影技术实现地质调查,采用Rockyfor3D获取研究区落石的运动特征,并通过被动柔性防护网有限元模型,对不同落石冲击形式下防护网的动态响应规律进行研究.研究显示区内落石弹跳高度普遍在1~2 m,优势路径上的落石会形成稍高速低弹跳的范围冲击.在范围落石冲击下,防护网绳索最大拉力增加可达123.7%;在低弹跳落石冲击下,绳索最大拉力增加可达181.2%.范围落石冲击会导致防护网网面耗能的降低,并导致上拉锚绳拉力的增大.防护网下一级支撑绳对不同落石弹跳高度的响应较为敏感,部分高弹跳落石会对上拉锚绳和上一级支撑绳产生影响.

危岩落石的综合处理设计

详细介绍了新建成自泸高速公路内江段某危岩落石带的工程地质条件以及危岩落石基本特征,并结合其成因采取综合治理措施。

某高边坡处治施工工艺

介绍了某高边坡处治措施及施工工艺,该边坡以挂GPS2型主动网并喷混凝土和垫墩锚索防护为主,结合坡脚RX-075型被动网进行了综合处治。