本文關(guān)鍵詞：新型鋼拱攔擋壩在泥石流作用下的抗沖擊性能研究

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【摘要】：泥石流是我國(guó)一種常見的自然災(zāi)害,一般多發(fā)生在山區(qū)或者其他溝谷深壑等地形險(xiǎn)峻的地區(qū),它具有突然性以及流速快、流量大、物質(zhì)容量大和破壞力強(qiáng)等特點(diǎn)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,人類對(duì)自然環(huán)境的破壞日益嚴(yán)重,尤其是對(duì)植被資源的亂砍濫伐,不僅破壞了植被的生長(zhǎng),也破壞了動(dòng)植物的生存環(huán)境,最終導(dǎo)致泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的頻繁發(fā)生,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。因此,對(duì)泥石流災(zāi)害進(jìn)行有效地防治是一個(gè)值得深入探討和研究的問(wèn)題。本文以宕昌縣紅河溝流域泥石流災(zāi)害治理為背景,通過(guò)對(duì)泥石流溝道現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)研情況得出,泥石流中大塊石的沖擊是造成攔擋壩損壞的最主要原因,尤其是對(duì)重力式攔擋壩的破壞極為嚴(yán)重。近些年,隨著鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展,將鋼結(jié)構(gòu)和混凝土相結(jié)合的結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用到修筑泥石流攔擋壩中已逐漸成為一種新的發(fā)展趨勢(shì)�；诖�,為了有效抵抗泥石流中大塊石的沖擊能力,考慮到當(dāng)前泥石流攔擋結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)缺點(diǎn),根據(jù)宕昌縣紅河溝流域泥石流溝道的地質(zhì)條件及特征,并結(jié)合拱壩的受力特點(diǎn)和傳統(tǒng)混凝土格柵壩的透水性特性,設(shè)計(jì)出一種具有攔、排兼?zhèn)涞男滦途W(wǎng)格攔擋結(jié)構(gòu),即鋼拱混凝土網(wǎng)格壩,并運(yùn)用顯示動(dòng)力學(xué)有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA對(duì)該壩體結(jié)構(gòu)的抗沖擊性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究,其所做的主要工作包括:(1)對(duì)鋼拱混凝土網(wǎng)格壩布置的三個(gè)典型沖擊部位進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,主要分析了壩體結(jié)構(gòu)受泥石流沖擊作用下的Von Mises應(yīng)力、位移、沖擊力、能量等在不同沖擊部位處的動(dòng)力響應(yīng)變化。分析結(jié)果表明鋼拱混凝土網(wǎng)格壩的整體剛度比較大,協(xié)調(diào)性比較好,具有較好的抵抗變形的能力,在抵抗泥石流中大塊石的沖擊作用有較優(yōu)越的抗沖擊性能。(2)為了更加全面地分析鋼拱混凝土網(wǎng)格壩在泥石流沖擊作用下的動(dòng)力響應(yīng),文中分別探討了鋼柱壁厚、鋼材屈服強(qiáng)度、鋼球撞擊高度、柱管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)、鋼球沖擊速度、鋼球直徑尺寸等參數(shù)對(duì)鋼拱混凝土網(wǎng)格壩沖擊點(diǎn)與頂部點(diǎn)的最大位移、最大沖擊力、沖擊點(diǎn)最大應(yīng)力、最大支反力的影響,并得到了這些參數(shù)對(duì)壩體結(jié)構(gòu)抗沖擊性能的變化規(guī)律。(3)對(duì)帶支撐鋼拱混凝土網(wǎng)格壩布置與第三章模型相同的三個(gè)典型沖擊部位作為不同工況進(jìn)行數(shù)值模擬分析,主要詳細(xì)分析了壩體結(jié)構(gòu)受泥石流沖擊作用下的位移、支反力在不同沖擊部位工況下的動(dòng)力響應(yīng)變化,并與無(wú)支撐壩體結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比分析,驗(yàn)證了帶支撐鋼拱混凝土網(wǎng)格壩在抵抗泥石流中大塊石的沖擊作用能力比無(wú)支撐壩體結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出更加優(yōu)越的抗沖擊性能。
【關(guān)鍵詞】：鋼拱攔擋壩 泥石流 抗沖擊性能 大塊石 數(shù)值模擬 動(dòng)力響應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P642.23;TV34
【目錄】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-12
• 1.1.1 研究背景10-11
• 1.1.2 研究意義11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 關(guān)于泥石流分析的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 關(guān)于泥石流防治技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.3 關(guān)于泥石流拱形攔擋結(jié)構(gòu)的研究現(xiàn)狀15-16
• 1.3 主要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線16-18
• 1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.3.2 技術(shù)路線17-18
• 第2章 結(jié)構(gòu)沖擊理論及動(dòng)力分析方法18-25
• 2.1 引言18
• 2.2 結(jié)構(gòu)沖擊理論概述18-21
• 2.2.1 沖擊動(dòng)力學(xué)理論18-20
• 2.2.2 接觸動(dòng)力學(xué)理論20-21
• 2.3 基于LS-DYNA的動(dòng)力分析方法21-24
• 2.3.1 顯式動(dòng)力學(xué)分析理論21-22
• 2.3.2 顯式動(dòng)力學(xué)分析算法22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 第3章 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩抗沖擊性能分析25-45
• 3.1 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩的提出25
• 3.2 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩的設(shè)計(jì)思路25-28
• 3.2.1 鋼拱網(wǎng)格尺寸選取25-26
• 3.2.2 設(shè)計(jì)荷載26-27
• 3.2.3 荷載組合27-28
• 3.3 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩的簡(jiǎn)介及計(jì)算模型28-32
• 3.3.1 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩簡(jiǎn)介28
• 3.3.2 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩計(jì)算模型28-32
• 3.4 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩有限元分析32-44
• 3.4.1 壩體Von Mises應(yīng)力分析33-37
• 3.4.2 壩體位移分析37-39
• 3.4.3 壩體沖擊力分析39-41
• 3.4.4 壩體能量分析41-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第4章 鋼拱混凝土網(wǎng)格壩抗沖擊性能參數(shù)分析45-60
• 4.1 引言45
• 4.2 鋼柱壁厚的影響45-47
• 4.3 鋼材屈服強(qiáng)度的影響47-49
• 4.4 鋼球撞擊高度的影響49-52
• 4.5 柱管內(nèi)混凝土強(qiáng)度等級(jí)的影響52-54
• 4.6 鋼球沖擊速度的影響54-56
• 4.7 鋼球直徑尺寸的影響56-58
• 4.8 本章小結(jié)58-60
• 第5章 帶支撐鋼拱混凝土網(wǎng)格壩抗沖擊性能分析60-77
• 5.1 引言60-61
• 5.2 計(jì)算模型61-63
• 5.2.1 幾何模型尺寸的確定61-62
• 5.2.2 有限元模型的建立62-63
• 5.3 沖擊作用工況63-64
• 5.4 位移計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析64-70
• 5.4.1 沖擊工況一下對(duì)比分析64-66
• 5.4.2 沖擊工況二下對(duì)比分析66-68
• 5.4.3 沖擊工況三下對(duì)比分析68-70
• 5.5 支反力計(jì)算結(jié)果及對(duì)比分析70-75
• 5.6 本章小節(jié)75-77
• 結(jié)論與展望77-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 致謝85-86
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：770204