带阻尼器的新型泥石流格栅坝动力响应分析

发布时间：2017-09-02 01:14

  本文关键词：带阻尼器的新型泥石流格栅坝动力响应分析

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【摘要】：泥石流作为一种具有强烈破坏性的特殊流体,其来势凶猛、突发性强、危害严重、瞬间破坏能量大、波及面广且活动频繁。这种多发生于山区或者深沟壑谷、群山峻岭地带之中的突发性自然灾害,是由地质条件,天文气象,人类活动,气候环境等多种因素的共同作用造成,其一旦发生将在短时间内对其所经之处造成巨大灾难,对当地生态环境以及人民群众的日常生活造成严重的影响,且严重阻碍当地的经济建设发展。格栅坝作为一种可以有效拦挡泥石流的防治结构,其具有拦截和透水的双重功能,且施工迅速工程量较小,但由于其自身刚度较大仍存在被冲毁,造成二次灾难的风险。本课题针对普通泥石流格栅坝容易被损毁的问题,提出了一种带阻尼器的新型泥石流格栅坝,通过数值模拟软件对新型格栅坝在泥石流冲击作用下的动力响应进行了研究分析,其主要内容如下:(1)基于改变结构刚度可以有效降低冲击作用的原理,采用加装阻尼器增大结构柔度的方法,提出一种带阻尼器的新型泥石流格栅坝。在新型格栅坝受到大块石冲击时,经由前格栅柱及在纵向横梁处安放的阻尼器的缓冲作用耗散了部分冲击能量,从而降低了其后格栅柱被大块石直接冲击损毁的风险。(2)通过建立模型,对加装阻尼器及未装阻尼器的格栅坝在泥石流大块石冲击下的动力响应进行分析对比,以论证对于提高格栅坝抗冲击性能具有一定的积极作用;并通过对比在三种不同的阻尼器布置方案下新型格栅坝的柱顶位移、冲击力、加速度响应、应力分布情况以及能量的差别,确定出最有利于提升格栅坝抗冲击性能的布置方案。(3)为了更为实际的论证新型格栅坝具有更好的抗冲击性能,通过对实际工程中的格栅坝体进行数值模拟分析,并在不同高度下分别对两者进行了冲击模拟,进而对比分析其结构位移、最大冲击力、最大加速度以及应力分布,验证新型格栅坝具有更好的抗冲击性能。通过以上内容,可以了解新型格栅坝在冲击荷载作用下的动力响应特征,以及其与普通格栅坝在抗冲击性能方面的优劣,为带阻尼器的新型泥石流格栅坝的实际应用提供一定的参考。
【关键词】：冲击荷载 格栅坝 阻尼器 动力响应
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.23;TV312
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景与意义10-13
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国内外关于泥石流的研究现状13-15
• 1.2.2 国内外关于泥石流冲击荷载的研究现状15-16
• 1.3 研究思路及研究内容16-18
• 1.3.1 研究思路16
• 1.3.2 研究内容16-17
• 1.3.3 课题创新点17-18
• 第2章 ABAQUS有限元基本理论简介18-24
• 2.1 ABAQUS基本简介18
• 2.2 ABAQUS动力求解算法18-20
• 2.2.1 ABAQUS/Standard隐式积分法18-19
• 2.2.2 ABAQUS/Explicit显式积分法19-20
• 2.2.3 隐式与显式积分法对比20
• 2.3 ABAQUS接触理论及算法20-23
• 2.3.1 接触面间相互作用的本构关系20-21
• 2.3.2 接触算法21-23
• 2.4 ABAQUS对本课题的适用性23-24
• 第3章 新型格栅坝可行性分析24-41
• 3.1 引言24-25
• 3.1.1 泥石流格栅坝结构体系的提出24
• 3.1.2 阻尼器的应用与研究24-25
• 3.2 铅挤压阻尼器的构造25
• 3.3 铅挤压阻尼器的工作原理25-26
• 3.4 铅阻尼器的力学模型26-27
• 3.5 格栅坝的设计及冲击理论27-29
• 3.5.1 格栅坝设计27
• 3.5.2 设计工况的确定27-28
• 3.5.3 冲击荷载的选择28
• 3.5.4 冲击力的计算28-29
• 3.6 有限元模型的建立29-32
• 3.6.1 单元类型及材料属性30-32
• 3.6.2 接触及边界条件的设定32
• 3.7 格栅坝的有限元分析32-39
• 3.7.1 坝体冲击力分析32-33
• 3.7.2 坝体顶部位移分析33-34
• 3.7.3 坝体Von Mises应力分析34-37
• 3.7.4 坝体顶部加速度分析37-38
• 3.7.5 能量对比分析38-39
• 3.8 本章小结39-41
• 第4章 不同布置下新型格栅坝的结构优选41-53
• 4.1 引言41
• 4.2 阻尼器的布置及有限元模型的建立41-42
• 4.3 不同布置方案下的新型格栅坝的动力响应42-51
• 4.3.1 坝体冲击力对比42-43
• 4.3.2 坝体坝顶位移对比43-45
• 4.3.3 Von Mises应力对比45-48
• 4.3.4 加速度对比48-49
• 4.3.5 坝体能量对比49-51
• 4.4 本章小结51-53
• 第5章 新型格栅坝在实际工程中的应用优势53-62
• 5.1 引言53
• 5.2 有限元模拟53-54
• 5.3 模拟结果54-61
• 5.3.1 冲击力对比54-55
• 5.3.2 柱顶位移对比55-57
• 5.3.3 Von Mises应力对比57-59
• 5.3.4 加速度对比59-61
• 5.4 本章小结61-62
• 结论和展望62-64
• 结论62-63
• 展望63-64
• 参考文献64-69
• 致谢69-70
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录70

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本文编号：775498