滚石冲击荷载下垫层材料的动力响应研究

棚洞垫层结构能有效地耗散滚石冲击能量,大幅度降低滚石冲击力,是滚石防护棚洞设计的关键参数。本文以Hertz接触理论为基础,考虑棚洞土垫层的弹塑性特性,运用动力有限元数值仿真技术,研究了滚石法向冲击荷载下耗能垫层结构,分析了滚石冲击速度、半径对垫层土体动力响应规律的影响,为棚洞垫层结构优化设计提供理论依据。计算结果表明:按照完全弹性理论计算过高地估计了滚石冲击力;滚石冲击能量主要转化为土垫层的塑性变形;土石垫层结构能有效地吸收滚石冲击能量,大大降低滚石对棚洞结构的冲击力。     

蒙西铁路西峡站危岩落石综合治理

危岩落石作为我国山区3大地质灾害之一,已经成为威胁山区铁路行车安全的一个主要因素。针对蒙西铁路三荆段既有西峡站危岩落石情况,结合边坡落石治理中积累的经验和理论,综合分析了危岩落石失稳机制,提出了综合治理落石病害工点的措施。经过治理,确保了蒙西铁路西峡站的运营安全。     

危岩落石轨迹及拦石构筑物稳定性分析

危岩落石为埃塞俄比亚铁路较常出现的地质灾害之一.由于当地条件限制,对于落石的防护措施主要采用硬块石土填筑的拦石堤进行防护.首先介绍了落石轨迹的计算方式,并依此计算埃塞俄比亚铁路实例中落石的轨迹,从而得到落石的冲击力,然后运用有限元分析软件Midas中的soilworks模块对拦石堤的稳定性进行计算.计算结果表明,所采用的拦石形式满足设计要求.     

下穿铁路隧道爆破施工动力响应研究

针对新建公路隧道爆破施工下穿既有铁路隧道时,引起既有铁路隧道动力响应问题。运用有限元数值软件模拟分析了下穿公路隧道与既有铁路隧道中心位置不同时,既有铁路隧道的动力响应规律。研究结果表明:爆破施工至铁路隧道正下方中心时,既有铁路隧道底部最大振动速度为5. 97 cm/s,小于规范允许值6. 00 cm/s,数值模拟结果符合现场振动监测数据值;对既有铁路隧道的变形影响,从公路隧道开挖至近侧、中心、远侧、贯通,四个阶段最大变形值为4. 86 mm,未超过规范允许值10. 00 mm。     

高温冻土路基动力响应的数值模拟研究

就高温冻土路基在列车动荷载作用下的地表变形、路基土压力进行数值模拟分析，得到了不同初始路基温度、不同动荷载作用下的地表变形、内部土压力的变化规律。     

高填方边坡动力响应变形特征数值模拟分析

依托西部某高原机场工程案例,开展高填方边坡动力响应变形特征数值模拟分析。结果表明：边坡动力响应呈现坡顶最剧烈,坡脚次之,中部最弱,位移和加速度具明显的高程放大效应的特征,并与地下水工程效应密切相关;强震作用易引发填方边坡产生过大沉降、不均匀沉降及侧向变形会导致边坡开裂、隆起,甚至大规模滑移,影响边坡的稳定性。     

漳永高速公路高边坡地震动力响应及稳定性分析

以福建漳州—永安高速公路某含断层的锚框支护边坡工程为依托,运用FLAC3D建立数值模型,采用强度折减法分别对该边坡的静力和动力稳定性进行了详细分析。在烈度为7度的地震波激励下,坡内和坡面各测点处加速度峰值放大系数均呈现出明显的高程效应,且坡顶处具有明显的鞭梢效应;锚索轴力也较静力时明显增大,且在潜在滑移面处达到最大;通过动强度折减法和失稳判据综合判断,其动安全系数为1.68。     

不同频率地震波作用下的土质边坡动力响应研究

运用有限差分软件FLAC2D,通过改变正弦波的频率,研究边坡的位移、加速度和速度的动力响应。结果表明:坡体对地震波加速度有放大作用,随着竖直高度的增加或至坡面距离的减小,放大效应愈加明显,且在坡顶处放大系数最大;在坡面中部,坡体对地震波速度有削弱作用,但在坡顶和坡脚处表现为放大作用,速度最大值位于坡脚处。边坡在地震波持续作用下位移增大,最大位移出现在坡脚处,当其达到临界状态时边坡失稳。当地震波频率逐渐增大,加速度峰值放大系数呈增大趋势,速度放大系数呈增大趋势,坡体位移呈减小趋势。     

交通荷载作用下公路路基动力特性的数值模拟研究

根据交通荷载的特性,应用ABAQUS有限元软件进行数值模拟,将交通荷载作用下的公路路基简化为三维立体模型,采用拟静力法来分析动态的数值问题,分别以静荷载、移动恒定荷载和正弦荷载的形式模拟交通荷载.从现有的弹塑性土体本构关系入手,建立路基土有限元模型,通过模型参数的确定,对路基土在交通荷我作用下的动力响应进行数值分析和计...     

冲击压实软粘土地基的数值模拟

应用简单的弹塑性动力计算模型对冲击压实技术在软粘土地基加固中的作用机理进行数值模拟,预测软粘土地基在冲击压实荷载作用下的动力响应。结合实际工程给出了在考虑地基材料的剪切模量、阻尼比等因素情况下的计算结果。     

基于柔性防护网的落石防护设计

柔性防护网用于边坡落石防护具有独特的优越性,除了制造、施工、配置之外,防护设计方案的合理与否同样影响其防护效果。以某公路边坡为例,采用三维激光扫描技术对公路边坡进行了地形扫描,结合现场地质调查,运用数值模拟软件对边坡落石运动进行计算分析,获取落石运动轨迹、速度、能量以及弹跳高度,并在此基础上进行了落石防护设计,降低了柔性防护网失效可能性。     

跨中受落石冲击的拱形护桥明洞力学响应

为了解落石冲击下拱形护桥明洞的力学响应特征,以高铁双线拱形护桥明洞为研究对象,采用动力有限元方法,分析质量为2 000 kg的球形落石,从50 m垂直高度处沿不同方向冲击结构顶部跨中时结构的力学响应。研究表明： 冲击过程中结构的受力不利部位与冲击前自重作用下相同,上部结构的拱顶、拱脚内侧、边墙墙脚外侧和下部结构桩基的柱顶内侧和柱脚外侧等部位是受力不利部位,且桩基的外侧立柱受力要大于内侧立柱; 冲击过程中结构荷载效应变化率以垂直冲击最大,沿结构纵向45°次之,沿结构侧向45°最小; 在本次计算范围内,所设计的拱形护桥明洞结构最大应变率小于1×10-3 s-1,属准静态力学范围,落石最大侵彻缓冲层深度为0.9 m,而设计的缓冲层厚度为2 m,同时最大、最小应变值均在材料极限应变范围内,说明结构可以承受本次分析工况下的落石冲击; 经缓冲层将落石冲击力传递到结构顶部的冲击荷载主要集中在拱顶中部,宽度占结构顶部总宽度的16.7%,拱顶中部承受了整个冲击荷载的44.9%。     

路堤高边坡的地震响应及动力安全系数分析

为了揭示路堤高边坡对地震荷载的响应及动力安全系数的时程变化规律,以实际工程为例,利用动力有限元法,分析了边坡应力应变指标与地震荷载的关系。结果表明,由于边坡的阻尼特性,坡体内各点的地震响应比较复杂,并且不同步,边坡的动力安全系数介于静力安全系数与拟静力安全系数之间,规范规定的拟静力法所求出的安全系数偏于安全,动力有限元法能清楚地揭示边坡的地震响应规律,适用于各类岩土工程的地震响应分析。     

轴载与速度对半刚性沥青路面动力响应的影响

为了研究实际车辆荷载下半刚性基层沥青路面动力响应的规律,在修筑的试验路段上,以重型运输车辆为加载设备,通过检测运动车辆下面层底部的纵向动应变和横向动应变,分析车辆轴载和速度对路面结构动态响应的影响。研究结果表明：不论是横向应变还是纵向应变,均既有拉应变状态,又有压应变状态;随着车辆行驶速度的提高,各应变分量都基本呈下降趋势,但在车辆行驶速度超过40km／h后,变化明显减小;动应变与轴载基本呈线性关系;进行路面结构动态设计时,不但要考虑面层底部拉应变的作用,而且要考虑压应变的作用;在疲劳寿命试验时,应考虑应变比的影响,应变比不仅与速度有关,还与轴载有关。     

基于ANSYS的高速公路路基动力响应特性模拟分析

以京化（北京-阳原县化稍营）高速公路二期路基工程为研究对象,借助非线性有限元数值分析软件AN-SYS进行了数值仿真模拟,研究分析车辆动荷载作用下路基的动力特性。结果表明：车辆动荷载作用下,路基动应力随深度的增加而呈衰减趋势;车辆动荷载对路基竖向动应力值σy影响较大,而水平向动应力值σx影响相对较小;车速差异对路基动应力值影响显著;动应力值沿水平方向衰减较快,其传递距离存在一定的范围。     

道路边坡危岩落石运动路径研究

为了研究公路边坡落石灾害的危害程度和危害风险,利用数值分析手法计算了危岩落石在沿坡面的完整运动路径。根据边坡坡度、落石和山坡面的减衰系数、落石速度等,提出一种减衰反弹接触法(DROM)的落石运动路径分析手法,以探究落石的运动特征、方向和角速度。考虑落石为多边体的非质点刚体,利用刚性的回转运动建立非质点的运动方程式。在二维落石运动路径的实例数值分析中,明确了落石水平垂直方向的运动路径、角速度和跳跃高度,为防灾减灾的工程措施提供必要的计算数据。     

钢管混凝土桥墩环梁式节点动力响应及结构优化研究

混凝土环梁节点是一种新型的无支座桥梁结构体系,钢管混凝土桥墩与上部结构的横向连接是结构的薄弱环节.利用数值模拟的方式对钢管混凝土桥墩普通环梁式节点在反复荷载作用下的动力响应进行了分析,得到了节点内薄弱环节处的应力变化曲线、滞回曲线、骨架曲线及刚度变化曲线,认为普通节点由于钢筋配置不合理造成混凝土过早拉坏,未充分发挥材料...     

高填方波纹钢涵洞受力特性及地震动力响应研究

为研究高填方波纹钢涵洞在静力条件下的受力性能及其地震动力响应规律,以保泸高速公路芒宽连接线高填方大跨波纹钢涵洞工程为依托,开展了数值模拟计算。研究了不同填方高度下波纹钢涵洞的受力情况及地震作用下波纹钢涵洞不同部位的动力响应。结果表明:①波纹钢涵洞管顶及管底的竖向位移最大,左、右管侧横向位移最大。②波纹钢涵洞最大主应力主要出现在波纹钢波峰位置。最小主应力则主要集中出现在波纹钢波谷位置。③在地震作用下,波纹钢涵波峰断面Mises应力值远大于波谷断面,左右管腰附近破坏风险最大,波谷断面管顶处加速度有明显放大。     

落石冲击棚洞结构的动力响应研究

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。     

山区铁路危岩落石运动特征及防治研究

以燕山中山区某高陡边坡危岩落石地段铁路路基为依托,根据危岩落石发育特征及现场调查资料,运用ROCKFALL软件建立高陡边坡落石运动分析模型,系统研究落石运动特征;揭示落石弹跳和冲击特性;预测落石运动轨迹和落点分布规律,统计分析出陡坡上约7.5 %的危岩体失稳后将侵入路基,在此基础上提出了在陡崖顶部设置1道张口式帘式网的防治设计方案。