【摘要】：本文通過模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬方法分析了單根慈竹砸折所需能量的影響因素,根據(jù)分析出的因素,并以單根慈竹消能能力為基礎(chǔ),確定并推出一叢竹子砸折所消耗能量的能力,進(jìn)而探討了用竹叢攔截落石的方案。具體成果如下:(1)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,經(jīng)過對(duì)新老慈竹的最大值、最小值和平均值的比較分析,慈竹的竹齡、直徑、厚度、長(zhǎng)徑比、長(zhǎng)重比對(duì)砸折慈竹所需能量有明顯的影響;慈竹的碰撞高度和徑厚比對(duì)砸折慈竹所需能量的影響沒有明顯的規(guī)律。(2)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,慈竹的年齡對(duì)砸折慈竹所需能量影響明顯,總體的趨勢(shì)是隨著年齡變大,砸折慈竹所需能量是減少的。1~3年生、1年生和2~3年生的慈竹的砸折所需要的能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為246.79J、251.73J和235.77J。(3)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,經(jīng)過對(duì)新老慈竹的最大值、最小值和平均值的比較分析,慈竹的直徑對(duì)砸折慈竹所需能量影響明顯,總體趨勢(shì)是隨著慈竹直徑的變大,砸折慈竹所需能量越大。新生竹的直徑在35~55mm區(qū)間、35~40mm區(qū)間、41~45mm區(qū)間、46~50mm區(qū)間和51~55mm區(qū)間,砸折慈竹所需要的能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為251.73J、201.61J、242.15J、245.60J和254.13J;老竹的直徑在39~55mm區(qū)間、39~40mm區(qū)間、41~45mm區(qū)間和46~51mm區(qū)間,砸折慈竹所需要的能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為235.87J、197.84J、232.42J和236.78J。(4)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,經(jīng)過對(duì)新老慈竹的最大值、最小值和平均值的比較分析,慈竹的厚度對(duì)砸折慈竹所需能量影響明顯,總體趨勢(shì)是隨著慈竹厚度的變厚,砸折慈竹所需能量越大。新生竹的厚度在4~9mm區(qū)間砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值為251.73J,新生竹的厚度為4mm、5mm、6mm,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為232.89J、236.94J、253.99J,新生竹的厚度在7~9mm區(qū)間砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值為259.44J。老竹的厚度在4~7mm區(qū)間,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值為235.87J;老竹的厚度為4mm、5mm,砸折慈竹所需要的能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為218.29J、231.94J;老竹的厚度在6~7mm區(qū)間,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值為233.73J。(5)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,經(jīng)過對(duì)新老慈竹的最大值、最小值和平均值的比較分析,慈竹的長(zhǎng)徑比對(duì)砸折慈竹所需能量影響明顯,隨著長(zhǎng)徑比的逐漸變大,砸折慈竹所需能量越小。新生竹的長(zhǎng)徑比在65~103區(qū)間、65~70區(qū)間、71~76區(qū)間、77~85區(qū)間和86~103區(qū)間,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為251.73J,249.02J,259.17J,244.25J和234.77J;老竹的長(zhǎng)徑比在65~97區(qū)間、65~70區(qū)間、71~79區(qū)間和81~97區(qū)間,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為235.87J、239.17J、230.34J和225.93J。(6)根據(jù)模型試驗(yàn)結(jié)果分析,經(jīng)過對(duì)新老慈竹的最大值、最小值和平均值的比較分析,慈竹的長(zhǎng)重比對(duì)砸折慈竹所需能量影響明顯,隨著長(zhǎng)重比的變大砸折慈竹所需要的能量是下降的。新生竹的長(zhǎng)重比在0.9~2.7m/kg區(qū)間、0.9~1.3m/kg區(qū)間、1.4~1.8m/kg區(qū)間和1.9~2.7m/kg區(qū)間,砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值為分別為251.73J、256.40J、245.63J和240.07J;老竹的長(zhǎng)重比在1.2~2.2m/kg區(qū)間、1.2~1.3m/kg區(qū)間、1.5~1.6m/kg區(qū)間和1.7~2.2m/kg區(qū)間砸折慈竹所需能量的標(biāo)準(zhǔn)值分別為235.87J、231.43J、233.07J和228.71J。(7)慈竹各個(gè)參數(shù)對(duì)砸折慈竹所需能量的影響,對(duì)慈竹根數(shù)分布在各個(gè)能量區(qū)間進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),發(fā)現(xiàn)大部分分布在232.32~258.13J區(qū)間根數(shù)最多。(8)結(jié)合模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬估算出,估算出一叢慈竹最小消耗3975.55J,最多消耗10890.88J。
【圖文】：

圖 3-1 落石試件升裝置試件上預(yù)先埋置提升把手，，人力成，總高度 7.2m。具體的沖擊能量，是滾石的下落的提手和手拉葫蘆的掛鉤連接,用片刻后，松手，則滾石即以初速表 3.1 慈竹試驗(yàn)參數(shù)新生竹 4.0~4.5cm 4.5~5.0cm 3.5~4.0cm

圖 3-1 液壓管夾裝配在焊接板上裝配前，為更好地確定夾的方向，建議先在固定處做好標(biāo)記，后焊上焊接，嵌上管夾體的下半部分，放上需固定的竹子。再放上另一半管夾身和蓋板，用螺釘擰緊。在實(shí)驗(yàn)室在抗沖管夾固定的方式進(jìn)行落石沖擊模擬實(shí)驗(yàn)，為了得出落石沖擊能量的準(zhǔn)確值，將竹子水平根部方向進(jìn)行固定，利用起吊裝置將混凝土試塊拉升至一定高度，然后使落石無處速度自由下落并沖擊下方的竹子。在不考慮空氣阻尼的情況下，有落石的質(zhì)量和下落高度可得出落石的沖擊能量。試驗(yàn)前在試驗(yàn)場(chǎng)地拉上橫幅，塔架搭設(shè)好。并將竹子固定在裝置上以后，將落石試件瞄向竹叢的竹桿稍部，將其提升到指定位置，自由釋放試件，并開動(dòng)相機(jī)記錄試件碰觸，拍下碰撞過程，并查看竹桿破壞情況，并進(jìn)行拍照。拍攝完以后，在瞄準(zhǔn)中部、上部進(jìn)行試驗(yàn)。依次升高釋放高度，重復(fù)以上步驟。當(dāng)竹叢發(fā)生砸折的情況應(yīng)特別留意，并記錄。
【學(xué)位授予單位】：重慶交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：P642.21

【參考文獻(xiàn)】

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2 任海青;張東升;潘雁紅;;竹材抗壓動(dòng)態(tài)破壞過程分析[J];南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年02期

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本文編號(hào)：2535078