【摘 要】
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近年,随着我国经济的快速发展以及西部大开发的持续推进,高速公路及隧道不断向山区延伸,山区地形复杂并长期经受暴雨和风化剥削,使道路沿线不可避免的遭受到山区地质灾害的侵扰,危岩崩落已经成为山区常见的地质灾害。由于危岩崩落的偶然性和不可预测性,棚洞结构在我国已经成为最重要的危岩防治手段。本文依托于某工程项目,以门式棚洞为研究对象,通过有限元软件模拟落石冲击作用下棚洞结构的动力响应,系统地分析了单落石和多
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近年,随着我国经济的快速发展以及西部大开发的持续推进,高速公路及隧道不断向山区延伸,山区地形复杂并长期经受暴雨和风化剥削,使道路沿线不可避免的遭受到山区地质灾害的侵扰,危岩崩落已经成为山区常见的地质灾害。由于危岩崩落的偶然性和不可预测性,棚洞结构在我国已经成为最重要的危岩防治手段。本文依托于某工程项目,以门式棚洞为研究对象,通过有限元软件模拟落石冲击作用下棚洞结构的动力响应,系统地分析了单落石和多落石对棚洞结构的冲击效应,以及缓冲层厚度对棚洞抗冲击性能的影响。主要研究结论如下:(1)利用有限元分析软件计算落石冲击作用下,棚洞结构的最大落石冲击力,并与理论计算结果进行对比,证明有限元计算结果合理可靠,可采取数值模拟方法为实际工程提供参考。(2)通过对不同质量和不同高度落石冲击下的棚洞结构进行计算分析,发现结构各力学响应参数与落石质量和下落高度呈正相关,随着落石质量的增加,棚洞结构的塑性变形增加。(3)对比分析落石冲击在主梁上和冲击在板中时棚洞结构的冲击效应,得出落石冲击作用发生在主梁上时,产生的落石冲击力和主梁框架上的Mises应力均较大,棚洞顶板竖向位移和结构的混凝土损伤体积较小;落石冲击作用发生在板中时,棚洞顶板通过变形耗散的冲击能量更多。(4)模拟计算落石冲击不同缓冲层厚度时棚洞结构的动力响应,在落石冲击作用下,随着缓冲层厚度的增加,棚洞结构的各力学响应参数相应减小,分析得出了棚洞结构的最优缓冲层厚度。(5)建立多落石冲击棚洞结构的有限元模型,计算分析不同质量、不同高度及不同冲击位置的落石对棚洞结构的冲击效应,得出多落石冲击棚洞结构时,结构的动力响应规律与单落石冲击时的响应规律是相一致的。(6)对比分析单落石与多落石冲击作用下棚洞结构的动力响应,发现多落石冲击时,棚洞结构的各力学响应参数相比单落石冲击时有一定比例的增大,棚洞结构的冲击效应更明显。
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