發(fā)布時間：2020-02-26 05:21

【摘要】：近年來,伴隨地震頻發(fā),滾石災(zāi)害必將呈長期高發(fā)態(tài)勢,對其有效防治已成為我國社會經(jīng)濟發(fā)展的重要保障。在眾多滾石災(zāi)害防護措施中,棚洞工程是最為有效且環(huán)保的方式之一。然而,我國滾石災(zāi)害及棚洞工程研究基礎(chǔ)還比較薄弱,減災(zāi)防災(zāi)能力還難以滿足國家經(jīng)濟建設(shè)和公共安全的需要。因此,科學(xué)認識滾石災(zāi)害的形成演化規(guī)律,發(fā)展有效的棚洞工程防護關(guān)鍵技術(shù),是我們面臨的一個重大課題。為此,論文針對現(xiàn)階段滾石災(zāi)害減災(zāi)基礎(chǔ)理論及棚洞工程研究存在的問題,搭建滾石災(zāi)害動力過程數(shù)值仿真平臺,系統(tǒng)開展?jié)L石沖擊鋼筋混凝土棚洞沖擊動力響應(yīng)理論及數(shù)值研究,從而構(gòu)建滾石沖擊棚洞動力過程的定量分析理論與方法,進一步研發(fā)新型滾石棚洞耗能墊層結(jié)構(gòu)等滾石防治關(guān)鍵技術(shù),為滾石防災(zāi)減災(zāi)領(lǐng)域提供技術(shù)支持。論文取得了如下成果:(1)提出一種滾石沖擊荷載下棚洞鋼筋混凝土板的彈塑性動力響應(yīng)理論解基于Olsson沖擊動力控制方程,通過引入 彈性接觸—塑性變形—回彈卸載‖多階段彈塑性接觸理論,提出一種基于彈塑性接觸準(zhǔn)則的滾石沖擊棚洞鋼筋混凝土板動力響應(yīng)理論計算方法。該方法可用于分析滾石沖擊力、棚洞頂板振動位移等動態(tài)響應(yīng)結(jié)果,克服使用傳統(tǒng)滾石沖擊力計算方法時由于僅考慮Hertz彈性接觸而忽略材料塑性變形而造成的結(jié)果偏差,為滾石減災(zāi)工程提供了理論基礎(chǔ)。(2)揭示砂土墊層在滾石沖擊棚洞過程中的耗能減震機理基于理論及數(shù)值分析,揭示了砂土墊層在滾石沖擊棚洞過程中的耗能減震機理,并得到如下結(jié)論:砂土墊層結(jié)構(gòu)延緩了滾石與棚洞結(jié)構(gòu)接觸時間,大幅度降低了滾石沖擊力的峰值,具有良好的抗沖擊效果,但不同厚度、不同密度的砂土墊層在沖擊荷載作用下的能量吸收表現(xiàn)有較大差異;尤其是在較高沖擊能量作用下,增大砂土墊層厚度或減小砂土墊層密度均可有效減弱滾石沖擊對棚洞鋼筋混凝土頂板造成的變形影響;然而,當(dāng)繼續(xù)增大沖擊能量后,不同厚度及密度組合的砂土墊層緩沖減震效果卻呈現(xiàn)出相似的趨勢;故在工程上選擇砂土墊層厚度、密度時,要同時權(quán)衡滾石沖擊力大小與工程成本的關(guān)系。通過野外調(diào)查潛在滾石的質(zhì)量、失穩(wěn)下落高度,預(yù)估滾石沖擊能量,結(jié)合本文所得擬合關(guān)系式,可預(yù)判各種厚度及密度組合的砂土墊層的緩沖減震效果,得到最優(yōu)化的砂土墊層組合,為滾石防護工程設(shè)計提供參考依據(jù)。(3)設(shè)計出基于土工格柵加筋土及EPS(聚苯乙烯泡沫)復(fù)合材料的新型棚洞耗能減震墊層為探求輕質(zhì)、經(jīng)濟且具有良好減震效果的新型棚洞緩沖耗能墊層,本文結(jié)合復(fù)合材料領(lǐng)域相關(guān)成果,采用動力有限元方法,將土工格柵加筋土與EPS材料組合運用于棚洞緩沖墊層結(jié)構(gòu),設(shè)計出減震效果優(yōu)良的土工格柵加筋土——EPS復(fù)合墊層,闡釋其耗能減震機理,并建立相應(yīng)的設(shè)計計算方法。此新型墊層結(jié)構(gòu)在減輕結(jié)構(gòu)自重的同時,有效分散滾石沖擊的集中效應(yīng),延滯滾石碰撞的接觸時間,大幅降低滾石沖擊力,從而確保防護結(jié)構(gòu)安全。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),土工格柵強度和安置層數(shù)是此新型墊層結(jié)構(gòu)緩沖效果的重要影響因素;進一步分析得到:增大土工格柵強度可持續(xù)提升墊層緩沖能力,但是,增加土工格柵層數(shù)并不能帶來墊層緩沖減震效果的持續(xù)增強。綜合考慮土工格柵加筋土-EPS墊層優(yōu)異的緩沖減震效果、低廉的造價及受沖擊破壞后簡便的更換操作,本文推薦使用更多土工格柵加筋土-EPS墊層替換傳統(tǒng)砂土墊層。
【圖文】：

滾石災(zāi)害出現(xiàn)廣布偶發(fā)與集中群發(fā)并存的時空特征，極大阻礙了災(zāi)后恢復(fù)重建工作，，如圖 1-1~圖 1-4 所示。圖1-1 滾石對徹底關(guān)大橋的破壞 圖1-2 巨型滾石對道路沖擊

滾石災(zāi)害出現(xiàn)廣布偶發(fā)與集中群發(fā)并存的時空特征，極大阻礙了災(zāi)后恢復(fù)重建工作，如圖 1-1~圖 1-4 所示。圖1-1 滾石對徹底關(guān)大橋的破壞 圖1-2 巨型滾石對道路沖擊
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TU311.3

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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本文編號：2582929