【摘要】：泥石流是我國山區(qū)常見的自然災害現(xiàn)象,具有爆發(fā)突然、運動快速、歷時短暫、破壞性大等特點。我國對泥石流災害的治理始于20世紀50年代,到目前我國對泥石流的防治措施主要包括預防、預警預報和治理三大類措施。攔擋壩是治理工程中的主要工程措施,當泥石流造成攔擋壩的一部分或全部破壞時,不僅防災功能喪失殆盡,不能有效防止泥石流災害,反而還會顯著加重泥石流的危害。泥石流的沖擊力由泥石流漿體動壓力和大塊石撞擊力兩部分組成,而大石塊的撞擊往往會使攔擋壩受到損壞甚至破裂。為了有效提高泥石流攔擋壩抵抗大石塊沖擊的能力,本文提出一種新型彈簧格構泥石流攔擋結構,對該種結構的抗沖擊性能進行了分析研究,主要工作包括： (1)根據(jù)調整結構剛度降低沖擊作用的原理,以前壩耗能,后壩承載的新理念為基礎提出了彈簧格構泥石流攔擋壩。彈簧格構壩由三部分組成：前部鋼架、中間彈簧、后部壩體。彈簧格構壩在受到大塊石撞擊時首先接觸到前部鋼架,其發(fā)生塑性變形后壓縮中間彈簧,從而吸收了一部分能量起到了一定的緩沖作用,避免了大塊石對混凝土壩體的直接沖擊破壞。 (2)建立了有限元模型,對普通重力式泥石流攔擋壩和彈簧格構壩在大塊石沖擊作用下的動力響應進行數(shù)值模擬,從壩體的應力分布情況,以及沖擊力、支反力、位移的大小和能量分配等方面對普通壩和彈簧格構壩進行了對比分析,驗證彈簧格構壩優(yōu)越的抗沖擊性能。 (3)為了較全面地分析大塊石撞擊時普通壩和彈簧格構壩的動力響應,文中分別討論了不同撞擊質量、不同撞擊速度、不同撞擊高度、不同彈簧剛度對普通壩和彈簧格構壩的最大沖擊力、最大支反力、最大壩頂位移的影響,得到了各參數(shù)對壩體抗沖擊性能的影響規(guī)律。 (4)在有限元分析的基礎上,通過自主設計的斜向沖擊試驗加載平臺,對普通壩和彈簧格構壩進行抗沖擊性能試驗研究。對壩體的位移、加速度及應力分布情況進行了測量,并用高速攝像機對結構受沖擊歷程和破壞過程進行拍攝,對比分析了不同沖擊高度和不同沖擊質量下彈簧格構壩與普通壩的抗沖擊性能。 通過以上工作,可以了解彈簧格構壩在沖擊作用下的動態(tài)響應特征,以及其與普通壩的抗沖擊性能的優(yōu)劣,為彈簧格構泥石流攔擋壩的實際應用提供參考。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TV312;TV649

【參考文獻】

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本文編號：2529480