落石冲击作用下消能棚洞的结构动力破坏机制
发布时间：2021-10-20 05:12
消能棚洞是一种落石被动防护结构,但其结构的动力响应和破坏机制分析有待进一步的研究。本文依托国家自然基金项目（编号:51408084）,采用模型试验、小波分析、数值模拟等研究手段,研究了不同落石形状、下落高度、质量、砂垫层厚度等因素作用下对落石冲击消能棚洞的动力响应规律及破坏机制。本文取得的研究成果如下:（1）通过模型试验的方法,揭示了不同落石高度、形状、砂垫层和质量条件下的加速度变化规律。不同形状的落石在随着质量及高度的增加,落石冲击棚洞顶板的加速度大致呈线性增加。在相同工况条件下,球形落石冲击棚洞顶板的加速度明显大于其它形状的落石冲击棚洞顶板的加速度。以落石质量为5kg及下落高度为2m为例,圆柱形、立方体形、长方体形和球形落石冲击棚洞顶板的加速度从25.56g增加到40.73g;在上述工况下,球形落石比长方体形落石冲击棚洞顶板的加速度大18.29%、比立方体形落石冲击棚洞顶板的加速度大35.57%和比圆柱体形落石冲击棚洞顶板的加速度大59.33%;当棚洞顶板铺设砂垫层时,垫层可以有效减少球形落石冲击棚洞产生的加速度。落石冲击棚洞（铺设设置3cm垫层）产生的加速度比落石冲击棚洞产生的加...
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏花公路上被落石击毁的汽车
地质构造复杂、岩体破碎等灾害性条件显著，而落石就是我国较多的一种地质灾害。公路和铁路常常在山区依山而建，当公路和铁路两旁边坡上的岩体较风化和破碎时就易出现崩塌落石的危害，致使道路被毁，交通中断甚至危及人们的生命财产安全。如 2012 年6 月 30 日早晨 5 时 07 分，新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州新源县、巴音郭楞蒙古自治州和静县交界，发生了 6.6 级地震，大量的落石灾害在 217 国道（独库公路）出现，致使交通中断，落石砸中多辆汽车，导致巨大的经济损失。2010 年 10 月 21 日台湾苏花公路发生落石灾害导致死伤惨重多人受困（图 1.1）； 2008 年 5 月 12 日在四川省都汶高速上发生多起落石崩塌灾害，多辆汽车被落石砸坏（图 1.2）；落石的防治技术主要由主动防治技术和被动防治技术组成。监测、勾缝、预警、灌浆、锚固、支撑、封填、清除等都是主动防治技术，而被动防治技术主要有落石槽、棚洞、拦石堤、拦石栅栏、拦石墙、拦石网、导石网等[1-5]。棚洞在落石较多而且不宜采用全部清理的中小型崩塌灾害区域拥有非常明显的优势。而消能棚洞除了拥有一般现浇落石棚洞的优点外，还具有施工速度快、能批量化生产、维修方便和对道路交通运行影响较小的优点。所以，属于被动防护措施之一的消能棚洞结构依靠其良好的力学性能和便捷的施工工艺已经被广泛的运用到落石灾害的防护中。
法和能量法分析消能棚洞的冲击信号动力特征；把普通棚洞和消能棚洞进行对比分析，为消能棚洞的设计提供一些参考依据。2.2 棚洞模型试验设计2.2.1 试验仪器采用的试验器材主要有：动态应变仪、加速度传感器和计算机。试验器材具体参数详见表 2.1，试验器材详见图 2.1。（a）动态应变仪 （b）加速度传感器
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量法的被动柔性棚洞防护结构设计理论[J]. 刘成清,倪向勇,杨万理,李福海,赵世春. 工程力学. 2016(11)
[2]滚石冲击棚洞砂土垫层耗能缓冲机理研究[J]. 裴向军,刘洋,王东坡. 四川大学学报(工程科学版). 2016(01)
[3]不同结构类型棚洞的抗冲击性能研究[J]. 张群利,王全才,吴清,郭绍平. 振动与冲击. 2015(03)
[4]落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究[J]. 陈驰,刘成清,陈林雅,赵世春. 公路交通科技. 2015(01)
[5]基于能量原理的滚石棚洞抗冲切设计[J]. 张文成,何思明,吴恒滨,王东坡. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]爆炸冲击荷载作用下拱结构的弹塑性动力响应研究[J]. 康婷,许金余,白应生,李庆. 兵工学报. 2013(09)
[7]新型柔性棚洞在落石冲击作用下的试验研究[J]. 汪敏,石少卿,阳友奎. 土木工程学报. 2013(09)
[8]滚石冲击荷载下棚洞钢筋混凝土板动力响应研究[J]. 王东坡,何思明,欧阳朝军,张晓曦,向波,王晓峰. 岩土力学. 2013(03)
[9]冲击荷载下EPS垫层棚洞耗能减震作用研究[J]. 王东坡,何思明,李新坡,向波. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[10]滚石柔性防护网耗能规律数值模拟[J]. 周晓宇,陈艾荣,马如进. 长安大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]边坡落石运动特性及碰撞冲击作用研究[D]. 向欣.中国地质大学 2010
硕士论文
[1]落石冲击作用下棚洞顶缓冲垫层优化设置研究[D]. 熊磊.重庆交通大学 2016
[2]泥石流冲击信号识别方法研究[D]. 张玉萍.重庆交通大学 2009
本文编号：3446308
【文章来源】：重庆交通大学重庆市
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
苏花公路上被落石击毁的汽车
地质构造复杂、岩体破碎等灾害性条件显著，而落石就是我国较多的一种地质灾害。公路和铁路常常在山区依山而建，当公路和铁路两旁边坡上的岩体较风化和破碎时就易出现崩塌落石的危害，致使道路被毁，交通中断甚至危及人们的生命财产安全。如 2012 年6 月 30 日早晨 5 时 07 分，新疆维吾尔自治区伊犁哈萨克自治州新源县、巴音郭楞蒙古自治州和静县交界，发生了 6.6 级地震，大量的落石灾害在 217 国道（独库公路）出现，致使交通中断，落石砸中多辆汽车，导致巨大的经济损失。2010 年 10 月 21 日台湾苏花公路发生落石灾害导致死伤惨重多人受困（图 1.1）； 2008 年 5 月 12 日在四川省都汶高速上发生多起落石崩塌灾害，多辆汽车被落石砸坏（图 1.2）；落石的防治技术主要由主动防治技术和被动防治技术组成。监测、勾缝、预警、灌浆、锚固、支撑、封填、清除等都是主动防治技术，而被动防治技术主要有落石槽、棚洞、拦石堤、拦石栅栏、拦石墙、拦石网、导石网等[1-5]。棚洞在落石较多而且不宜采用全部清理的中小型崩塌灾害区域拥有非常明显的优势。而消能棚洞除了拥有一般现浇落石棚洞的优点外，还具有施工速度快、能批量化生产、维修方便和对道路交通运行影响较小的优点。所以，属于被动防护措施之一的消能棚洞结构依靠其良好的力学性能和便捷的施工工艺已经被广泛的运用到落石灾害的防护中。
法和能量法分析消能棚洞的冲击信号动力特征；把普通棚洞和消能棚洞进行对比分析，为消能棚洞的设计提供一些参考依据。2.2 棚洞模型试验设计2.2.1 试验仪器采用的试验器材主要有：动态应变仪、加速度传感器和计算机。试验器材具体参数详见表 2.1，试验器材详见图 2.1。（a）动态应变仪 （b）加速度传感器
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于能量法的被动柔性棚洞防护结构设计理论[J]. 刘成清,倪向勇,杨万理,李福海,赵世春. 工程力学. 2016(11)
[2]滚石冲击棚洞砂土垫层耗能缓冲机理研究[J]. 裴向军,刘洋,王东坡. 四川大学学报(工程科学版). 2016(01)
[3]不同结构类型棚洞的抗冲击性能研究[J]. 张群利,王全才,吴清,郭绍平. 振动与冲击. 2015(03)
[4]落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究[J]. 陈驰,刘成清,陈林雅,赵世春. 公路交通科技. 2015(01)
[5]基于能量原理的滚石棚洞抗冲切设计[J]. 张文成,何思明,吴恒滨,王东坡. 兰州大学学报(自然科学版). 2013(05)
[6]爆炸冲击荷载作用下拱结构的弹塑性动力响应研究[J]. 康婷,许金余,白应生,李庆. 兵工学报. 2013(09)
[7]新型柔性棚洞在落石冲击作用下的试验研究[J]. 汪敏,石少卿,阳友奎. 土木工程学报. 2013(09)
[8]滚石冲击荷载下棚洞钢筋混凝土板动力响应研究[J]. 王东坡,何思明,欧阳朝军,张晓曦,向波,王晓峰. 岩土力学. 2013(03)
[9]冲击荷载下EPS垫层棚洞耗能减震作用研究[J]. 王东坡,何思明,李新坡,向波. 四川大学学报(工程科学版). 2012(06)
[10]滚石柔性防护网耗能规律数值模拟[J]. 周晓宇,陈艾荣,马如进. 长安大学学报(自然科学版). 2012(06)
博士论文
[1]边坡落石运动特性及碰撞冲击作用研究[D]. 向欣.中国地质大学 2010
硕士论文
[1]落石冲击作用下棚洞顶缓冲垫层优化设置研究[D]. 熊磊.重庆交通大学 2016
[2]泥石流冲击信号识别方法研究[D]. 张玉萍.重庆交通大学 2009
本文编号：3446308
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