加强型泥石流柔性防护体系抗冲击性能研究

摘要

近年来，甘肃省泥石流灾害的频繁发生，给当地人民的生命财产安全造成了严重的危害。舟曲8.8特大泥石流灾害表明，泥石流中的大块石是造成防治结构损毁的最主要原因。因此，研究在泥石流大块石冲击作用下防治结构抗冲击性能有着重大的意义。在众多防治结构中，泥石流柔性防护体系具有造价低、施工简便、易于维护、场地适应性强和对环境景观不构成破坏等优点。在国外的防治工程上得到了广泛的推广应用，然而，学术界对其研究还不够深入，尤其是对抵抗泥石流大块石冲击性能的研究基本处于空白阶段。从结构和力学的角度，采用显示动力非线性软件 ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟，对泥石流柔性防护体系受冲击作用时的动力响应特征和失效破坏模式展开研究。主要研究内容包括以下几方面：
　　（1）研究分析冲击作用在不同部位时，泥石流柔性防护体系的动力响应特征。对防护体系的能量转换、变形和构件的轴力变化规律进行对比分析，并评估防护体系的抗冲击性能。改变冲击速度，分析其对泥石流柔性防护体系抗冲击性能的影响，并得出防护体系的失效破坏模式。结果表明：防护体系中支撑索是耗能能力较强的构件。其中冲击部位、支撑索约束端部和连接点处动力响应较大，建议在工程设计中予以加强。
　　（2）提出受力状态更为合理的结构形式即带竖向吊索的加强型泥石流柔性防护体系。通过数值模拟，将加强型防护体系与普通型防护体系的动力响应进行对比分析，评价加强型防护体系的抗冲击性能。改变冲击速度，分析其对加强型防护体系的抗冲击性能影响，并得出加强型防护体系的失效破坏模式。结果表明：增加竖向吊索后，间接地保护了环形网不被破坏，且防护体系的抗冲击能力明显增强了。
　　（3）多块石随机分布且同时冲击作用在加强型泥石流柔性防护体系时，对防护体系的能量、变形和构件轴力的动力响应特征进行分析，并评估其抗冲击性能。
　　本文的研究成果为泥石流柔性防护体系的工程设计提供了一定的技术参考，为日后的工程应用奠定一定的基础。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2国内外研究现状综述

1.3主要研究内容及课题创新性

第2章 基于ANSYS/LS-DYNA的有限元模型

2.1 引言

2.2 LS-DYNA软件简介

2.3 基于ANSYS/LS-DYNA的建模方法

2.4 本章小结

第3章 泥石流柔性防护体系抗冲击性能研究

3.1引言

3.2泥石流柔性防护体系的构成和原理

3.3泥石流柔性防护体系的有限元分析

3.4冲击速度对泥石流柔性防护体系抗冲击性能的影响

3.5本章小结

第4章 加强型泥石流柔性防护体系抗冲击性能研究

4.1加强型泥石流柔性防护体系的提出

4.2加强型泥石流柔性防护体系有限元分析

4.3冲击速度对加强型泥石流柔性防护体系的抗冲击性能影响

4.4本章小结

第5章 多块石冲击加强型泥石流柔性防护体系抗冲击性能研究

5.1引言

5.2有限元模型的建立

5.3有限元结果分析

5.4本章小结

结论和展望

结论

展望

参考文献

致谢

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