滑坡冲击桥墩的离散元模拟及桥墩动力响应分析

发布时间：2022-02-20 04:52

　　随着我国山区桥梁建设的不断增多,其面临滑坡这一最常见的山地灾害的隐患风险也在不断提升。滑坡体冲击桥墩并使之开裂、倾斜甚至倒塌是滑坡灾害对桥梁常见的破坏方式之一。本文以碎屑类滑坡为主要研究对象,探究其冲击桥墩的整个过程特点及荷载特性,并分析了桥墩在滑坡荷载作用下的响应。主要工作与成果如下:（1）介绍了相关内容的国内外研究现状,目前专门研究滑坡体冲击桥墩及桥墩响应的文献还较为少见。明确了本文的主要研究目标及对象,阐述了主要研究内容。（2）介绍颗粒离散元法的基本理论,并详细阐释本文采用的离散元模型。通过标定试验确定一组颗粒间的接触参数,以供数值模拟分析使用。（3）进行室内斜槽试验,并建立相应的离散元模型。通过对比二者颗粒运动速度、滑体运动形态和对方柱法向冲击力的结果,证明了离散元数值模拟的准确性、可靠性及所获得的接触参数的合理性。（4）在一简化的滑坡模型基础上,建立23种不同工况的离散元模型来探究滑坡冲击桥墩的荷载特性。滑坡荷载对桥墩的作用可分为冲击作用和堆积作用。下滑坡度对滑坡作用的影响很大,坡度较陡时滑坡荷载主要表现为冲击作用,较缓时则主要表现为堆积作用;下滑距离对滑坡作用的影响较小,且... 

【文章来源】：西南交通大学四川省211工程院校教育部直属院校

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 本文的研究意义
    1.2 国内外研究现状分析
        1.2.1 滑坡灾害研究现状
        1.2.2 基于离散元法的滑坡灾害研究现状
        1.2.3 山区灾害对桥墩冲击问题研究现状
    1.3 本文的研究目标、对象及内容
        1.3.1 研究目标
        1.3.2 研究对象及主要内容
第2章 颗粒离散元法基本理论及参数标定
    2.1 颗粒离散元法的基本原理
        2.1.1 基本思想
        2.1.2 单元属性
        2.1.3 接触判断
        2.1.4 接触模型
        2.1.5 运动方程
    2.2 本文采用的离散元模型
        2.2.1 单元形状及尺寸
        2.2.2 接触模型
    2.3 颗粒间接触参数的标定
        2.3.1 标定试验简介
        2.3.2 标定试验结果
    2.4 本章小结
第3章 DEM的斜槽试验及数值模拟
    3.1 室内试验设计
        3.1.1 试验设备布置
        3.1.2 试验步骤
        3.1.3 试验工况
    3.2 DEM数值模拟
        3.2.1 DEM模型前处理
        3.2.2 DEM模型后处理
    3.3 室内试验与数值模拟的结果比较
        3.3.1 颗粒运动速度的对比
        3.3.2 滑体运动形态的对比
        3.3.3 滑体对桥墩法向冲击力的对比
    3.4 本章小结
第4章 滑坡冲击桥墩荷载特性的参数分析
    4.1 模型及工况设置
        4.1.1 模型简化
        4.1.2 工况设置
    4.2 DEM模型设置
    4.3 坡度与下滑距离的影响
        4.3.1 坡度与下滑距离对作用力的影响
        4.3.2 坡度与下滑距离对桥墩最大作用高度的影响
    4.4 桥墩形式的影响
        4.4.1 桥墩形式对桥墩作用力的影响
        4.4.2 桥墩形式对桥墩所受弯矩的影响
    4.5 桥墩位置对作用力的影响
    4.6 本章小结
第5章 滑坡荷载作用下桥墩的动力响应
    5.1 有限元模型建立
        5.1.1 建立各部件及桥墩装配体
        5.1.2 定义材料参数
        5.1.3 定义边界条件及荷载
        5.1.4 划分网格单元
    5.2 有限元模型结果
        5.2.1 桥墩的横向位移
        5.2.2 桥墩的应力分布
        5.2.3 桥墩的破坏形式研究
    5.3 本章小结
结论与展望
    主要结论
    研究展望
致谢
参考文献
硕士研学期间发表的论文及参与的科研


【参考文献】：
期刊论文
[1]泥石流对桥墩冲击力的试验研究[J]. 王友彪,姚昌荣,刘赛智,李亚东,张迅.  岩土力学. 2019(02)
[2]泥石流冲击作用下无砟轨道桥梁的动力响应[J]. 张迅,温志鹏,刘蕊,阮灵辉,李小珍.  铁道工程学报. 2018(01)
[3]碎屑流冲击下的桥墩动力响应特征分析[J]. 毕钰璋,何思明,王东坡,孙新坡,闫帅星,周宇博,陈政.  中国地质灾害与防治学报. 2017(04)
[4]落石冲击对山区桥墩的损伤研究[J]. 顾乡,赵雷,余志祥,徐洪弟.  铁道工程学报. 2016(03)
[5]牛眠沟地震滑坡碎屑化全过程离散元模拟[J]. 毕钰璋,付跃升,何思明,吴永.  中国地质灾害与防治学报. 2015(03)
[6]基于离散元和有限差分耦合算法的崩塌体和结构碰撞预测分析[J]. 孙新坡,何思明,刘恩龙,苏有文.  工程力学. 2014(12)
[7]ABAQUS混凝土损伤塑性模型参数标定及验证[J]. 刘巍,徐明,陈忠范.  工业建筑. 2014(S1)
[8]都汶公路彻底关大桥桥墩抗滚石冲击防护研究[J]. 何思明,庄卫林,张雄,吉随旺,程强.  岩石力学与工程学报. 2013(S2)
[9]边坡动力破坏特征的振动台模型试验与数值分析[J]. 叶海林,郑颖人,杜修力,李安洪.  土木工程学报. 2012(09)
[10]泥石流区桥墩损毁机制与控制研究[J]. 王林峰,唐红梅,陈洪凯.  防灾减灾工程学报. 2012(03)

博士论文
[1]颗粒破碎与形状对颗粒材料力学性质影响的离散元研究[D]. 周伦伦.武汉大学 2017
[2]浆体与级配颗粒组合条件下泥石流冲击特性实验研究[D]. 何晓英.重庆交通大学 2014

硕士论文
[1]泥石流冲击连续刚构桥的动力响应分析[D]. 勾婷颖.西南交通大学 2017
[2]滚石撞击桥墩损伤模型及其参数试验研究[D]. 赵朴.西南科技大学 2017
[3]基于LS-DYNA的基础整体滑动对桥梁受力性能的影响及加固措施研究[D]. 何杰.重庆交通大学 2016
[4]滚石碰撞下桥墩动力响应分析及试验研究[D]. 谷志敏.重庆交通大学 2015
[5]滚石与桥墩碰撞的数值仿真分析及防撞研究[D]. 连永庆.重庆交通大学 2011
[6]边坡动力破坏过程及塌落范围的颗粒力学模拟[D]. 杨冰.清华大学 2011
[7]钢混组合结构中剪力连接件试验研究[D]. 肖林.西南交通大学 2008



本文编号：3634353