棚洞垫层厚度对落石冲击影响研究

为研究棚洞垫层厚度对落石冲击影响,首先利用ABAQUS有限元软件建立了落实冲击棚洞模型,针对棚洞垫层厚度与冲击深度、最大冲击力进行了分析,并探讨了棚洞垫层的合理厚度,研究提出的棚洞垫层厚度,建议值,为后续落石防护提供理论基础,对强风化边坡区域的落石防护方面的研究应用具有重要的理论参考价值。     

落石冲击拦石墙的动力响应模拟研究

为深入研究落石冲击作用下拦石墙的动力响应特征,以达到提高拦石墙结构设计安全性的目的,基于ANSYS/LS-DYNA有限元软件,建立了相应的有限元模型.首先结合已有的模型试验以及常见的冲击力计算公式验证了有限元模型的可靠性,然后重点分析了落石质量、落石冲击速度、落石冲击角度、落石形状等4个因素对落石冲击拦石墙结构动力响应...     

落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力研究

为解决钢筋混凝土棚洞设计中的关键问题之一,即如何计算落石作用于钢筋混凝土棚洞的最大冲击力问题,以冲量定理为基础,推导出了落石最大冲击力的近似计算方法;以实际棚洞结构为原型,利用有限元方法确定近似计算方法中参数的取值,得到了落石作用于钢筋混凝土棚洞的冲击力公式。该公式考虑了落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度以及棚洞跨度等主要影响因素,并与试验数据作对比验证了该公式的合理性。研究结果表明:落石形状、质量、冲击速度、垫层材料、垫层厚度对冲击力影响较大,而棚洞跨度对冲击力影响较小;落石形状、质量、垫层材料、垫层厚度对冲击时间影响较大,冲击速度、棚洞跨度对冲击时间影响较小。该结论可为今后钢筋混凝土棚洞在落石冲击作用下的设计提供理论依据。     

落石在棚洞垫层上的运动轨迹研究

落石运动形式包括平抛运动、碰撞运动、斜上抛运动以及滚动运动。根据Hertz的弹性碰撞理论以及Beta函数,分析了落石在垫层上的运动轨迹和落石冲入垫层的深度以及最大冲击力。考虑落石在垫层上的滚动摩擦,忽略落石与垫层之间的滑动摩擦,得出落石在垫层上的滚动距离。根据弹跳运动的计算,护栏高度必须大于落实弹跳高度H2,才能保证行车的安全性。     

框架型棚洞承受落石冲击力的模型试验研究

针对框架型棚洞在不同种类缓冲垫层防护下抵抗落石冲击力的力学性能,通过大比例尺室内模型试验进行了测试研究。分析了在不同种类缓冲垫层和不同冲击能量下落石冲击力的变化规律;依据试验数据和理论推导给出了反应落石平均冲击力与最大冲击力之间关系的扩大系数,改进了框架型棚洞在不同类型缓冲垫层防护下落石冲击力的计算方法。研究结果表明:改进的落石冲击力计算方法能够综合考虑影响落石冲击力大小的诸多因素;对于特定的落石冲击能量,不同类型的垫层属性所反应的落石冲击力大小实质是受到垫层属性函数f~(h,E,μ,γ)的影响,具体表现为f值越大,不同垫层种类下的冲击力扩大系数的离散性越小,反之越大。     

棚洞结构模型试验研究

为了深入研究公路棚洞与边坡围岩体间的相互作用关系,应用基本相似模型试验,对不同边坡围岩条件、不同开挖坡率、不同回填体材料、不同边坡高度等组合情况进行试验。试验过程中,对回填体与边坡及棚洞结构间的接触应力、棚洞结构的表面应力、棚洞结构的位移等指标进行测试。模型试验结果表明,在相同边坡条件和棚洞结构条件下,土石回填相对于片石回填,棚洞结构的内力更大;相对于土质边坡,岩质边坡情况下棚洞结构受回填体材料的影响更大。     

万州太白岩南坡旅游公路落石棚洞结构设计

崩塌落石灾害严重危害区内经济活动和人民生命安全,落石棚洞是防御此类灾害的有效措施之一。以重庆市万州太白岩南坡旅游公路为研究对象,针对其狭窄的地形及其作为旅游点的周围环境条件,系统地提出了棚洞设计方案,得到其结构各部件的计算方法,为相应工程提供一定的借鉴。     

棚洞施作时机对高边坡稳定性及棚洞结构的影响

目前棚洞结构的设计通常是在稳定边坡的基础上进行设置的,一般不考虑棚洞对不稳定边坡的作用;而实际上棚洞结构也是一个大型的支挡结构体系,对边坡稳定性是有帮助的。为了分析棚洞对边坡稳定性的影响,提出“边坡开挖应力释放系数”的概念,通过对棚洞不同施作时机的数值模拟,分析不同施作时机下棚洞对高边坡稳定性以及边坡对棚洞结构内力的影响,从而为选取棚洞结构的合理施作时机提供依据。     

公路棚洞结构形式初探

结合我国公路建设情况,遵循资源节约、环境友好的建设理念,提出山区公路棚洞建设的原则,并依据不同的分类办法提出棚洞结构形式及其适用性,对棚洞、隧道、边坡建设方案进行对比分析,提出棚洞建设的经济性,可为山区公路设计施工提供指导。     

装配式波纹钢拱形棚洞结构优化研究

装配式波纹钢结构由于其良好的力学性能和快速的施工效率,正逐步应用于隧道工程之中.以云南某装配式波纹钢拱形棚洞为依托工程,利用数值模拟手段对其进行了计算分析,结合现场监控量测情况,发现结构形式设计偏于保守.基于正交试验原理,设计了多种工况并进行了对比分析,得出了相较于原方案更优的设计参数,并通过建立相应的数值模型进行了验...     

导向式落石防护装置落石冲击模型分析

落石是西藏山区公路周边最常见的地质灾害之一,严重威胁人们的出行安全。落石具有冲击力大、运动范围广的特点。针对落石的冲击破坏特性,文章介绍了一种导向式落石防护装置。根据落石自由落体运动及冲击力模型得出落石冲击力大小的影响因素,并以导向作用模型阐释冲击碰撞过程中落石、闸板的运动转换以及装置的受力情况。最后以模型推论为基础,实例说明该装置针对不同大小的落石的导向运动方式。     

箱形墙悬臂棚洞在路基崩塌落石综合防治工程中的应用

通过对路基崩塌落石的成因分析，提出在运营线上防治崩塌落石的方案，并以箱形墙悬臂棚洞的设计为例，论述了综合整治的重要性，以及方案选型的创造性，拓展了遮拦建筑物的适用性。     

组合式消能棚洞结构受荷性能研究

落石棚洞是公路交通中常见的危岩地质灾害防治结构,可分为靠垫层来吸收落石冲击能量的传统落石棚洞和靠弹簧耗能减震来吸收冲击能量的新型落石棚洞两类。运用薄板理论、结构力学以及变形协调理论对组合式消能棚洞结构受荷性能进行了研究,得到了顶板在落石冲击力作用下内力解析解以及棚洞横梁、纵梁的内力计算表达式。以国道G319武隆境内的某棚洞为例,对消能棚洞的内力进行了分析,采用消能棚洞结构形式后,横梁最大弯矩以及纵梁上下侧最大弯矩分别降低了15.0%,17.3%和6.9%,说明消能棚洞结构内力消减效果明显,较大地提高了其承载能力。     

邻近双洞隧道衬砌结构的爆破动力响应规律分析

为优化温州绕城高速公路西南线横山隧道施工方案、控制爆破开挖对邻近洞室衬砌结构的动力影响,采用数值手段模拟了不同开挖工法时邻近洞室衬砌结构在爆破动力作用下的响应规律,对比分析了爆破引起邻近隧道衬砌结构不同部位的应力和振动速度,提出了衬砌结构的重要影响部位和相应的减振措施;分析了单洞爆破开挖引起的衬砌结构振动速度,根据不同振动速度控制标准优化了掌子面与衬砌结构的安全步距。     

强震崩塌岩体冲击桥墩动力响应研究

在详细地质调查的基础上,构建比较贴近边坡实际岩体结构特征的数值模拟模型,运非连续变形数值分析方法,对雅沪高速公路西冲特大桥16#桥墩旁的危岩体陡峻斜坡在地震动力作用下的变形模式、破坏规模及程度进行了模拟预测,对边坡的破坏特征有了初步较为系统的认识,变形破坏演进过程及特征主要表现为:坡顶岩体震裂松弛小幅抛射;中部岩体拉裂溃滑解体;失稳碎裂岩块经振动堆积稳定在坡脚。在坡体及桥墩重要位置布设了监测点,并对各监测点的位移大小和变化特征进行了分析和统计,结果表明桥墩上各监测点位移呈现波动变化特证,桥墩顶端波动明显;系梁处由于失稳岩块的撞击及堆积体的影响导致变形及永久位移较墩身其他位置大;对坡体及桥墩的变形程度用位移数据大小进行量化;并根据变形程度提出了防治方案和具体措施。     

棚洞结构信息化施工的现场监控量测研究

为有效控制棚洞结构的施工安全,通过监测棚洞结构内力和结构位移以及棚洞结构与相邻边坡之间的相互作用力,及时了解各道工序下棚洞结构的内力分布和内力大小,以保证结构的安全可靠,并对以后类似工程监控量测具有良好的参考价值和指导意义。     

基于环境保护的大跨棚洞结构型式优化研究

随着社会的进步，公路隧道环保型建设技术日益受到重视。本文提出在隧道进出口边坡段、傍山路线段设置半隧道或棚洞结构，以最大限度减少植被破坏并保持山体稳定；同时提出五种棚洞结构型式，并采用ANSYS有限元软件分别计算其结构的弯矩、轴力、剪力；从受力合理性看，全拱式棚洞为最优方案。     

泥石流冲击作用下桥墩动力响应研究

针对桥墩在泥石流作用下的动力冲击问题,该文基于SPH-FEM耦合的数值方法,研究块石-浆体-桥墩之间的动态作用。分析含大块石泥石流冲击桥墩的全过程、冲击力时程、关键点位移时程、桥墩破坏情况等动力学行为。并将桥墩的冲击破坏机理与工程经验相结合,分析桥墩外包钢板和桥墩外包缓冲层+钢板两种优化措施对桥墩的防护效果。研究表明:大块石对桥墩的冲击作用容易对桥墩受冲击处造成局部破坏,且墩顶位移较大;在对桥墩进行外包钢板加固后,墩顶位移有很大程度的降低,桥墩所受的冲击力较未加固时有所增加,综合考虑,钢板厚度为10 mm时防护效果较好;对桥墩进行泡沫铝和钢板加固后,墩顶位移下降,并且桥墩所受冲击力也较未加固时有所降低,从桥墩所受冲击力的降低效果和桥墩塑性变形等方面综合考虑,外包缓冲层+钢板桥墩防撞性能最优,综合考虑,泡沫铝厚度为20 cm时防护效果较好。采用SPH-FEM耦合数值方法对桥墩受含大块石泥石流冲击的动力响应有很好的模拟效果。     

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%。     

半拱形公路棚洞结构抗冲击性能优化

利用ANSYS/LS-DYNA软件模拟落石冲击荷载作用下半拱形棚洞结构的动力特性,在分析棚洞结构受力变形的基础上,探索其抗冲击性能优化方法,提出通过调整棚洞截面形式控制应力扩散路径,从而提高棚洞的抗冲击性能。研究表明:将半拱形棚洞拱墙和顶板的连接断面向立柱方向水平偏移,使棚洞拱墙半径增大,水平顶板宽度减小,能有效降低滚石冲击引起的最大等效应力,减小棚顶的最大变形量,增强棚洞结构的抗冲击性能。