崩塌危岩体减震消能复合加固结构抗震性能试验研究

地震区工程建设中崩塌危岩体的加固方式目前主要是锚固和支挡两类结构形式。加固结构与危岩体的连结都采用刚性连结,结构与危岩体之间几乎无变形能力,因此抗震性能较差。在地震作用下,特别是强震作用下极易破坏失效,造成崩塌灾害,在我国西南地震区工程中大量存在此类破坏现象。为解决目前加固结构存在的问题,设计了一种允许地震作用下危岩体能够有限度的变位、可以缓冲危岩体的地震冲击力、具有减震消能功能的崩塌危岩体复合加固结构,结构由锚杆(索)、减震锚头(一级消能)、连梁、支撑桩以及设于连梁与支撑桩之间的作为二级减震消能装置所组成。为验证复合加固结构的功效,除理论分析外,利用振动台进行与同等条件普通锚杆加固结构的物理模型对比试验。试验选用具有地区代表性的不同波形、幅值与频率的地震波作为输入波形。理论分析与试验结果表明:复合加固结构相较于无防护措施的同样崩塌体理论分析,其位移增长速度显著降低,累积位移幅度显著减小;相较于传统锚杆加固结构,所承受的拉力和压力显著减小;峰值加速度放大系数明显降低。证明复合加固结构利用自身的弹塑性变形以及阻尼力,有效抵御由于地震作用在危岩体上产生的动应力,有效转移了危岩体的冲击动能,减震消能作用明显,避免加固结构损坏,从而阻止崩塌灾害的发生,证明复合加固结构能够分层次地削弥小震、中震、大震时产生的地震能峰值。减震消能复合结构为地震区崩塌危岩体的加固提供了一种新的加固方案,对于提升地震区工程中崩塌危岩体的加固技术具有较大的现实意义。

基于元件的复合材料结构耐撞性能分析方法

提出了基于元件的复合材料结构耐撞性分析方法 ,首先将结构细分成多种元件 ,通过试验和数值模拟研究元件的缓冲吸能性能 ,然后在元件研究的基础上建立复合材料结构的分析模型 ,该方法可以有效分析复合材料结构的耐撞性能 ,并已在工程实践中得到应用 .

预溃拉伸吸能结构的构建、分析与优化

本文中基于对拉伸吸能方案优越性的分析,创新性地提出了一种能有效提升碰撞吸能性能的预溃拉伸吸能结构。首先通过吸能盒的压缩试验和标准拉伸样件的拉伸试验,表明了拉伸吸能具有更高比吸能的优点。随后构建了一种利用吸能杆拉伸吸能的预溃拉伸结构,通过有限元碰撞仿真分析其碰撞形变和吸能特性,并对其板厚参数进行优化。结果表明:新型结构充分发挥了材料拉伸吸能原理的优势,其比吸能比传统结构高40%,碰撞安全性能明显提升。

基于差厚技术的变截面吸能盒吸能特性研究

针对差厚变截面吸能盒结构建立有限元模型并对其轴向压溃过程进行有限元模拟,且结合实验对比分析差厚板与等厚板及不同截面形状、不同直径吸能盒在轴向压溃下的吸能特性。根据差厚薄壁管与锥形薄壁管结构提出差厚变截面锥形管结构及其平均压垮载荷预测模型。结果表明,差厚变截面管的吸能特性优于等厚管;随着截面棱边数量的增加,差厚变截面管的初始峰值载荷、平均压跨载荷和比吸能都不断增加;差厚变截面吸能盒能够显著降低初始峰值载荷,吸能效果更显著、变形更稳定,更适合用于缓冲吸能结构。