落石冲击棚洞结构的动力响应研究

发布时间：2024-10-05 09:41

　　 我国西部山区地形复杂,存在诸多高陡边坡,因此落石灾害时有发生,已严重威胁公路交通安全及人民生命安全。棚洞结构在落石灾害防治中起到了重要作用,但落石冲击棚洞的动力响应过程十分复杂,尤其是落石与棚洞的瞬态接触过程,然而目前国内外学者对于落石冲击问题的研究仍不够完善。为深入研究落石冲击下棚洞结构的动力响应特征,通过建立相应的ANSYS/LS-DYNA有限元模型,分别对落石质量、落石形状、落石下落高度及落石冲击角度4种不同工况下的棚洞结构动力响应过程进行了模拟研究。对不同工况下的冲击力时程曲线、冲击深度时程曲线和Mises等效动应力时程曲线等模拟结果进行了分析。结果表明:冲击力、冲击深度、棚顶Mises等效动应力与落石质量、下落高度呈正相关;在法向方向上,冲击力、冲击深度与冲击角度呈正相关,在切向方向上,45°时冲击所产生的冲击力最大,冲击深度与冲击角度呈负相关;长方体落石和立方体落石所产生的冲击力和棚顶Mises等效动应力大于球体落石,而冲击深度小于球体落石。

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【部分图文】：

图11垫层底部应力随垫层厚度变化曲线

程学报2018年复合垫层的底面最大压应力分别为0.21MPa、0.21MPa、0.23MPa、0.27MPa、0.32MPa和0.42MPa。与全砂垫层相比，复合垫层底面的最大压应力均是减小的，但是复合垫层底面最大压应力值随着EPS厚度的增加反而增大。这主要是因为砂垫层的刚度远大....

图1试验模型及有限元模型

建立相应的有限元模型见图1(b),垫层四周设置位移约束、角柱底部设置全约束。1.2材料参数

图2落石最大冲击力对比

综上所述,通过与试验数据及代表性冲击力计算方法对比分析,可以验证本研究数值模型的合理性和计算结果的准确性。3落石冲击棚洞结构的动力响应

图3冲击力时程曲线

不同落石质量对冲击力时程曲线的影响情况如图3所示。该时程曲线具有相似的形状,呈脉冲状变化。冲击力在落石发生碰撞瞬间急剧增大达到最大值,随后快速减小,在产生一次振荡后减小为0。随着落石质量的增加,最大冲击力从111.19kN增至638.52kN,冲击时间从0.021s增至0.....

本文编号：4007816