本文關(guān)鍵詞：泥石流作用下鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析與試驗(yàn)研究

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【摘要】：泥石流是山區(qū)常見的一種自然災(zāi)害現(xiàn)象,在我國(guó)西南、西北和華北的一些山區(qū)均發(fā)育有泥石流,每年因泥石流造成的經(jīng)濟(jì)損失及人員傷亡均很大。泥石流不僅以驚人的動(dòng)力作用給山區(qū)及河谷地貌造成不同程度的破壞,而且泥石流沖積扇還可將耕地演變成荒廢的沙石灘地,對(duì)區(qū)域環(huán)境造成極大的不良影響,因此有效治理泥石流對(duì)實(shí)現(xiàn)減災(zāi)防災(zāi)意義重大。由文獻(xiàn)可知,大塊石的沖擊作用是導(dǎo)致攔擋壩破壞的主要原因,然而,目前關(guān)于攔擋壩在沖擊荷載作用下的動(dòng)力響應(yīng)特征研究較少,本文以新型攔擋結(jié)構(gòu)鋼管混凝土樁林為研究對(duì)象,采用理論分析、數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究相結(jié)合的方法,展開對(duì)大塊石沖擊荷載作用下鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)的動(dòng)力性能分析,并提出合理有效的抗沖擊措施。本文的主要工作包括以下幾個(gè)方面:(1)采用顯示有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA,分別對(duì)兩端無(wú)約束和受約束的鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)值模擬分析,鋼材和混凝土的材料分別采用適用于沖擊作用的Cowper-Symbols和Concrete-Damage本構(gòu)模型方程,并闡述了樁林結(jié)構(gòu)在沖擊荷載作用下的數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)方法和結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)分析方法。(2)以兩端無(wú)約束和端部施加約束的鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)為分析對(duì)象,通過(guò)改變沖擊物的能量,根據(jù)結(jié)構(gòu)的受力特點(diǎn),研究在不同沖擊能量作用下樁林結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)及破壞模式。并對(duì)不同沖擊高度、沖擊物質(zhì)量及速度三個(gè)參數(shù)進(jìn)行規(guī)律性研究,分析動(dòng)力響應(yīng)隨各參數(shù)的變化規(guī)律,并得到最不利的加載點(diǎn)位置。(3)分別對(duì)端部無(wú)約束的樁林結(jié)構(gòu)和端部施加約束的樁林結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)研究,沖擊試驗(yàn)在本課題組自行設(shè)計(jì)的沖擊試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行,通過(guò)動(dòng)態(tài)位移傳感器、加速度傳感器及應(yīng)變片得到?jīng)_擊荷載作用下結(jié)構(gòu)關(guān)鍵點(diǎn)的時(shí)程響應(yīng)數(shù)據(jù)。并將試驗(yàn)數(shù)據(jù)與數(shù)值模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,驗(yàn)證了樁林結(jié)構(gòu)的破壞模式及數(shù)值分析的正確性。(4)分別對(duì)空庫(kù)大石塊撞擊、空庫(kù)泥漿沖擊和滿庫(kù)狀態(tài)下鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)的響應(yīng)進(jìn)行分析,得到結(jié)構(gòu)最不利的荷載工況及結(jié)構(gòu)的薄弱部位,并提出相應(yīng)的加強(qiáng)措施。
【關(guān)鍵詞】：沖擊荷載 鋼管混凝土 數(shù)值模擬 動(dòng)力響應(yīng)特征 沖擊試驗(yàn)
【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;TU398.9
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 課題研究的意義11-14
• 1.2 相關(guān)領(lǐng)域國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述14-19
• 1.2.1 鋼管混凝土的特點(diǎn)和應(yīng)用14-15
• 1.2.2 鋼管混凝土抗沖擊性的研究15-16
• 1.2.3 沖擊荷載作用下材料的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能16-17
• 1.2.4 泥石流防治的研究17-19
• 1.3 本文研究的主要內(nèi)容和基本框架19-21
• 1.3.1 研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.3.2 研究的基本框架20-21
• 第2章 沖擊荷載作用下鋼管混凝土樁林動(dòng)力響應(yīng)分析21-41
• 2.1 引言21
• 2.2 結(jié)構(gòu)沖擊動(dòng)力響應(yīng)分析的數(shù)值實(shí)現(xiàn)方法21-23
• 2.2.1 計(jì)算模型23
• 2.3 材料模型23-25
• 2.3.1 鋼管材料模型23-24
• 2.3.2 混凝土材料模型24
• 2.3.3 鋼球材料模型24-25
• 2.3.4 幾何建模和網(wǎng)格劃分25
• 2.4 基于能量分析鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)25-34
• 2.4.1 能量法基本原理25-27
• 2.4.2 數(shù)值模擬結(jié)果27-34
• 2.4.3 結(jié)論分析34
• 2.5 不同沖擊高度下鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析34-41
• 2.5.1 結(jié)構(gòu)計(jì)算34-40
• 2.5.2 結(jié)論分析40-41
• 第3章 兩端約束的鋼管混凝土樁林抗沖擊性能研究41-55
• 3.1 引言41
• 3.2 沖擊荷載作用下端部受約束鋼管混凝土樁林的動(dòng)力響應(yīng)分析41-50
• 3.2.1 計(jì)算模型41
• 3.2.2 破壞模式41-43
• 3.2.3 動(dòng)力響應(yīng)特征分析43-49
• 3.2.4 能量轉(zhuǎn)換49-50
• 3.3 規(guī)律性分析50-54
• 3.3.1 不同沖擊高度的影響50-52
• 3.3.2 不同沖擊物質(zhì)量和速度的影響52-54
• 3.4 本章小結(jié)54-55
• 第4章 鋼管混凝土樁林沖擊性試驗(yàn)研究55-75
• 4.1 引言55
• 4.2 沖擊試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)55-60
• 4.2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/span>55
• 4.2.2 試驗(yàn)準(zhǔn)備55-56
• 4.2.3 試驗(yàn)裝置56-57
• 4.2.4 量測(cè)儀器57-59
• 4.2.5 加載工況59-60
• 4.2.6 試驗(yàn)流程60
• 4.3 兩端無(wú)約束鋼管混凝土樁林模型結(jié)果分析與試驗(yàn)現(xiàn)象描述60-67
• 4.3.1 撞擊樁管60-64
• 4.3.2 撞擊梁管64-67
• 4.4 兩端受約束鋼管混凝土樁林模型結(jié)果分析與試驗(yàn)現(xiàn)象描述67-73
• 4.4.1 撞擊樁管67-71
• 4.4.2 梁管撞擊71-73
• 4.5 本章小結(jié)73-75
• 第5章 泥石流荷載下鋼管混凝土樁林結(jié)構(gòu)響應(yīng)分析75-84
• 5.1 引言75
• 5.2 地形地貌75-76
• 5.2.1 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境75-76
• 5.2.2 水文氣象76
• 5.3 治理目的76-77
• 5.3.1 治理原則77
• 5.4 工程概況77-83
• 5.4.1 模型的建立及分析過(guò)程的設(shè)定78-79
• 5.4.2 材料屬性79
• 5.4.3 鋼管混凝土樁林設(shè)計(jì)工況79-80
• 5.4.4 計(jì)算分析80-83
• 5.5 本章小結(jié)83-84
• 結(jié)論和展望84-86
• 結(jié)論84-85
• 展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 致謝90-91
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：781750