基于ArcGIS和ABAQUS的山区桥梁滚石冲击可视化模拟
发布时间：2021-06-22 04:34
山区桥梁所在的环境一般地形地貌复杂,地质灾害频发,滚石灾害和滑坡、崩塌等其它地质灾害伴生的滚石冲击对桥梁的破坏损伤影响较大。滚石灾害是在特定发育条件和触发机制下形成的地质灾害,具有多物源性、突发性、随机性、群发性、周期性、空间偏移性等基本特征,难以预测且对山区道路、桥梁等地物及周边人类活动的损伤是破坏性的,容易造成人员伤亡和重大经济损失。随着国家建设和经济发展,主要交通线路延伸至山区,山区桥梁受到滚石灾害威胁的问题也越来越突出。目前,许多学者已经对山区桥梁在静力荷载下的破坏有一定研究,对滚石灾害影响下全桥的损伤研究较少,且研究大多停留在数值模拟的阶段,缺乏对桥梁工作环境的三维可视化模拟。本文分析了山区滚石灾害的形成因素和基本特征,调查总结了研究区潜在的滚石灾害特点;利用ABAQUS有限元软件建立了桥梁和滚石模型,拟定6种不同工况,对滚石碰撞桥梁的过程进行数值模拟,初步得到了桥梁受滚石冲击作用后的动力特性;在此基础上,在3ds Max中建立桥梁的完好模型和滚石灾害破坏模型,收集研究区DEM数据和遥感数据并在ArcGIS的Arc Scene模块中生成三维地形,导入桥梁三维模型后实现桥梁受滚...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚石导致的交通瘫痪
8第二章山区滚石灾害特征分析2.1滚石运动的基本特征在一定条件作用下，单个石块从地质体表面失去稳定性后以掉落、反弹、跳跃、滚动或滑动等一种或几种运动方式沿着斜坡向下快速运动，最后停止在缓坡带或障碍物的一种动力演化过程，叫做滚石运动[30]。斜坡上的滚石运动状态受到滚石形状、斜坡坡度、坡面植被覆盖情况以及滚石运动速度等各种各样因素的影响。滚石的运动形式主要有滑动、滚动、飞落以及碰撞四种。图2-3滚石运动方式2.1.1滚石的滑动运动滚石的滑动是指滚石沿着坡面向下滑动，并且在运动过程中不发生自身的转动。当滚石为扁平状，且整体斜坡较缓（一般小于30o），滚石失稳后以某一平整面的形式掉落后与坡面相接触，此时运动方式多为滑动。或是当带有平面的滚石经过一系列剧烈运动后，耗散大量能量后，在坡脚也会产生滑动运动。一般情况下，滚石在滑动过程中损失的能量较大，运动路程较短，运动至桥面或路面后速度也较小，因此滑动的危害性较低。假设滚石是由静止开始向下滑动的，根据相关运动学原理可以得到滚石的最
12图2-1地震导致的滚石灾害图2-2人工爆破产生的石块2.3滚石灾害的基本特征滚石灾害具有多物源性、突发性、随机性、群发性、周期性、空间偏移性等基本特征[37]：（1）多物源性滚石灾害的多物源性是指滚石的来源丰富多样，可能是边坡地形条件导致的危石失稳，或是伴随着滑坡、崩塌、降雨、地震、泥石流等自然环境变化而产生。滚石源是滚石灾害的发育形成条件，而滚石的形成一般受到地形地貌、岩石特性、风化构造等综合影响。（2）突发性滚石在自然应力或外力的作用下，当位移值超过临界值时，就会突然发生运动。降雨、地震等自然现象所触发的滚石运动难以预测，滚石失稳的瞬间肉眼也无法察觉，且滚石运动速度较快，运动过程非常短暂，因此滚石运动通常具有突发性。（3）随机性不同的作用因素和触发条件对滚石的稳定性、滚石运动的初速度、滚石运动方式等影响效果不同，从而导致滚石灾害的发生具有随机性。例如，降雨、冻融循环和根劈作用对滚石的影响较为缓慢，滚石运动初速度较小；强震和爆破产生极大的拉应力，使得滚石受拉后初始动能增大直接向外抛出；滑坡、崩塌及泥石流诱发的滚石运动属于伴生灾害，初始动能与地质灾害的规模大小和地质条件相关。除此之外，滚石的稳定性取决于土壤渗流、坡面冲刷、地震、人为干扰等外界因素和边坡地质特征、岩石结构等内部因素共同影响。基于不同因素的作用效果不同，滚石运动轨迹难以预测，运动速度和冲击能量也难以计算。（4）群发性一块滚石运动后将带动多个滚石共同运动，即滚石运动具有群发性。特别是当
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型多层次堆积体破坏模式及其稳定性[J]. 张俊文,邹烨,李玉琳. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[2]基于BIM技术的桥梁可视化施工应用研究[J]. 张海华,刘宏刚,甘一鸣. 公路. 2016(09)
[3]一种精确打击下桥梁毁伤视景仿真系统设计实现[J]. 王欣,方东. 火力与指挥控制. 2016(05)
[4]基于BIM+GIS技术的铁路桥梁工程管理应用研究[J]. 刘延宏. 交通世界（运输.车辆）. 2015(09)
[5]滚石撞击下混凝土桥墩损伤仿真模拟[J]. 邹毅松,谷志敏,王银辉,张凯. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]滚石-桥墩防撞物刚性碰撞精细化分析及设计方法[J]. 叶欣,熊文,张娟秀. 哈尔滨工业大学学报. 2015(02)
[7]落石冲击对山区桥梁墩柱破坏的影响[J]. 余志祥,许浒,吕蕾,赵雅娜. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[8]基于有限元分析和虚拟现实技术的桥梁垮塌场景模拟[J]. 许镇,任爱珠,张劲泉,吕建鸣,宋建永. 公路交通科技. 2012(05)
[9]滚石作用下混凝土连续钢构桥动力响应分析[J]. 刘卫国,曾祥国,陈华燕,廖异,吕大立. 四川建筑. 2011(06)
[10]基于ArcGIS技术的桥梁隧道地震灾情场景模拟系统[J]. 兰日清,王自法,丰彪. 自然灾害学报. 2011(03)
博士论文
[1]边坡工程灾害防治技术研究[D]. 吕庆.浙江大学 2006
硕士论文
[1]山区滚石对桥墩的冲击及其防护加固研究[D]. 肖励之.西南交通大学 2017
[2]公路边坡滚石灾害运动特征模拟及风险评估[D]. 林镇.福州大学 2015
[3]钢筋混凝土桥梁可视化及信息管理研究[D]. 王博.兰州交通大学 2015
[4]基于ArcGIS和3ds Max的框架结构三维灾害场景研究[D]. 阳波.湖南大学 2014
[5]岩体崩塌落石对桥梁破坏作用的动态演绎研究[D]. 李彩华.重庆交通大学 2014
[6]预应力混凝土简支T梁桥的落石撞击破坏分析[D]. 曾靖.西南交通大学 2014
[7]公路边坡滚石灾害运动特征及灾害防治研究[D]. 陈国俊.福州大学 2014
[8]ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型研究[D]. 朱丽丽.沈阳建筑大学 2013
[9]基于ABAQUS的桥梁三维仿真及分析[D]. 王兴洋.吉林大学 2012
[10]强震作用下岩质边坡崩塌的动力响应分析[D]. 李世凯.成都理工大学 2010
本文编号：3242127
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
滚石导致的交通瘫痪
8第二章山区滚石灾害特征分析2.1滚石运动的基本特征在一定条件作用下，单个石块从地质体表面失去稳定性后以掉落、反弹、跳跃、滚动或滑动等一种或几种运动方式沿着斜坡向下快速运动，最后停止在缓坡带或障碍物的一种动力演化过程，叫做滚石运动[30]。斜坡上的滚石运动状态受到滚石形状、斜坡坡度、坡面植被覆盖情况以及滚石运动速度等各种各样因素的影响。滚石的运动形式主要有滑动、滚动、飞落以及碰撞四种。图2-3滚石运动方式2.1.1滚石的滑动运动滚石的滑动是指滚石沿着坡面向下滑动，并且在运动过程中不发生自身的转动。当滚石为扁平状，且整体斜坡较缓（一般小于30o），滚石失稳后以某一平整面的形式掉落后与坡面相接触，此时运动方式多为滑动。或是当带有平面的滚石经过一系列剧烈运动后，耗散大量能量后，在坡脚也会产生滑动运动。一般情况下，滚石在滑动过程中损失的能量较大，运动路程较短，运动至桥面或路面后速度也较小，因此滑动的危害性较低。假设滚石是由静止开始向下滑动的，根据相关运动学原理可以得到滚石的最
12图2-1地震导致的滚石灾害图2-2人工爆破产生的石块2.3滚石灾害的基本特征滚石灾害具有多物源性、突发性、随机性、群发性、周期性、空间偏移性等基本特征[37]：（1）多物源性滚石灾害的多物源性是指滚石的来源丰富多样，可能是边坡地形条件导致的危石失稳，或是伴随着滑坡、崩塌、降雨、地震、泥石流等自然环境变化而产生。滚石源是滚石灾害的发育形成条件，而滚石的形成一般受到地形地貌、岩石特性、风化构造等综合影响。（2）突发性滚石在自然应力或外力的作用下，当位移值超过临界值时，就会突然发生运动。降雨、地震等自然现象所触发的滚石运动难以预测，滚石失稳的瞬间肉眼也无法察觉，且滚石运动速度较快，运动过程非常短暂，因此滚石运动通常具有突发性。（3）随机性不同的作用因素和触发条件对滚石的稳定性、滚石运动的初速度、滚石运动方式等影响效果不同，从而导致滚石灾害的发生具有随机性。例如，降雨、冻融循环和根劈作用对滚石的影响较为缓慢，滚石运动初速度较小；强震和爆破产生极大的拉应力，使得滚石受拉后初始动能增大直接向外抛出；滑坡、崩塌及泥石流诱发的滚石运动属于伴生灾害，初始动能与地质灾害的规模大小和地质条件相关。除此之外，滚石的稳定性取决于土壤渗流、坡面冲刷、地震、人为干扰等外界因素和边坡地质特征、岩石结构等内部因素共同影响。基于不同因素的作用效果不同，滚石运动轨迹难以预测，运动速度和冲击能量也难以计算。（4）群发性一块滚石运动后将带动多个滚石共同运动，即滚石运动具有群发性。特别是当
【参考文献】：
期刊论文
[1]大型多层次堆积体破坏模式及其稳定性[J]. 张俊文,邹烨,李玉琳. 岩石力学与工程学报. 2016(12)
[2]基于BIM技术的桥梁可视化施工应用研究[J]. 张海华,刘宏刚,甘一鸣. 公路. 2016(09)
[3]一种精确打击下桥梁毁伤视景仿真系统设计实现[J]. 王欣,方东. 火力与指挥控制. 2016(05)
[4]基于BIM+GIS技术的铁路桥梁工程管理应用研究[J]. 刘延宏. 交通世界（运输.车辆）. 2015(09)
[5]滚石撞击下混凝土桥墩损伤仿真模拟[J]. 邹毅松,谷志敏,王银辉,张凯. 重庆交通大学学报(自然科学版). 2015(06)
[6]滚石-桥墩防撞物刚性碰撞精细化分析及设计方法[J]. 叶欣,熊文,张娟秀. 哈尔滨工业大学学报. 2015(02)
[7]落石冲击对山区桥梁墩柱破坏的影响[J]. 余志祥,许浒,吕蕾,赵雅娜. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[8]基于有限元分析和虚拟现实技术的桥梁垮塌场景模拟[J]. 许镇,任爱珠,张劲泉,吕建鸣,宋建永. 公路交通科技. 2012(05)
[9]滚石作用下混凝土连续钢构桥动力响应分析[J]. 刘卫国,曾祥国,陈华燕,廖异,吕大立. 四川建筑. 2011(06)
[10]基于ArcGIS技术的桥梁隧道地震灾情场景模拟系统[J]. 兰日清,王自法,丰彪. 自然灾害学报. 2011(03)
博士论文
[1]边坡工程灾害防治技术研究[D]. 吕庆.浙江大学 2006
硕士论文
[1]山区滚石对桥墩的冲击及其防护加固研究[D]. 肖励之.西南交通大学 2017
[2]公路边坡滚石灾害运动特征模拟及风险评估[D]. 林镇.福州大学 2015
[3]钢筋混凝土桥梁可视化及信息管理研究[D]. 王博.兰州交通大学 2015
[4]基于ArcGIS和3ds Max的框架结构三维灾害场景研究[D]. 阳波.湖南大学 2014
[5]岩体崩塌落石对桥梁破坏作用的动态演绎研究[D]. 李彩华.重庆交通大学 2014
[6]预应力混凝土简支T梁桥的落石撞击破坏分析[D]. 曾靖.西南交通大学 2014
[7]公路边坡滚石灾害运动特征及灾害防治研究[D]. 陈国俊.福州大学 2014
[8]ABAQUS显式分析梁单元的混凝土、钢筋本构模型研究[D]. 朱丽丽.沈阳建筑大学 2013
[9]基于ABAQUS的桥梁三维仿真及分析[D]. 王兴洋.吉林大学 2012
[10]强震作用下岩质边坡崩塌的动力响应分析[D]. 李世凯.成都理工大学 2010
本文编号：3242127
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