复合型拦砂坝受泥石流大块石冲击作用的动力响应

针对泥石流发生时,大块石对拦砂坝的撞击作用往往是拦砂坝发生破坏的主要原因,提出了一种新型拦砂坝——复合型拦砂坝。以充分耗散大块石撞击坝体时产生的大量能量为目的,在坝体迎水面采用堆积粗砂土体和铺塑料泡沫板2种措施。借助ABAQUS有限元计算软件,模拟计算了大块石不同冲击速度下,复合型拦砂坝及普通混凝土拦砂坝坝体对大块石冲击作用的动力响应,得到复合型拦砂坝坝体-大块石体系动能的动态演化规律及拦砂坝表面所受冲击力时间历程曲线,同时与混凝土重力拦砂坝进行比较。计算结果表明:在拦砂坝坝前堆积土体和铺塑料泡沫板可以延长大块石与拦砂坝冲击时间,减小拦砂坝接触面所受的冲击力。     

冲击荷载下钢管混凝土桩林动力性能试验研究

为有效地抵抗泥石流大块石冲击,提出了一种钢管混凝土桩林拦挡坝。为了研究该结构在冲击荷载作用下的动力性能,对其进行了考虑多工况的冲击荷载作用的试验研究。通过分析结构的应变、位移和加速度,总结了结构的响应模式,并与数值模拟进行对比。结果表明,结构的典型响应模式可以概括为以下几种:构件轻微损伤、构件局部破坏、连接节点破坏;随着冲击能量和冲击高度的增加,结构的应变和位移均增大;结构的加速度随冲击高度的增加而增大,而随冲击物质量的增加而减小;整个冲击过程从冲击区响应至整体结构响应耗时很短,约为0.6ms;桩管受冲击时结构能发挥良好的整体耗能作用,而撑管受冲击时整体结构耗能作用不明显;试验结果与数值模拟吻合较好;钢管混凝土桩林具有良好的抗冲击性能。     

关于钢构泥石流格栅坝的提出与探讨

现有泥石流拦挡结构工程在拦截大型泥石流过程中存在较多防治缺陷,泥石流拦挡坝中混凝土格栅坝也存在较多实际问题。本文提出钢构泥石流格栅坝这一新型拦挡结构体系抵御泥石流冲击作用,总结该类坝体的防治优势。钢构泥石流格栅坝的提出,对拦截泥石流中巨石将起到明显作用,与混凝土格栅坝相比有较大技术改进,该新型拦挡体系在泥石流综合治理中必不可少。     

浅论泥石流地区拦挡坝

介绍了泥石流地区拦挡坝的作用及适用条件，从多个方面，阐述了拦挡坝的平面布置原则，分析探讨了拦挡坝的高度、间距及其构造，以使拦挡坝对泥石流的防治能起到很好的作用。     

冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝支反力及加速度分析

运用有限元软件LS-DYNA,就带支撑钢构格栅坝设计模型,加以数值模拟分析。总结得到结构在冲击力作用下的支座反力和震动加速度的一般分布规律。结论如下:带支撑坝体柱脚支反力较原有格栅坝有所增大,应对该类边柱柱脚节点予以加强;结构加速度呈现以下变化规律:以冲击点处为极值,向周围逐步削弱。以上支反力与加速度分布规律可为带支撑钢格栅坝的结构设计提供参考要点。     

格子坝拦挡黏性泥石流闭塞过程及其闭塞判识实验研究

坝体闭塞程度是透过型拦砂坝拦挡泥石流的重要特征之一,其决定着拦砂坝的拦挡效益。目前,对于格子坝拦挡黏性泥石流的设计还处在经验阶段,关于其闭塞类型和临界闭塞条件的研究较少,尚缺乏理论依据和技术指标,是泥石流防治工程设计急需解决的技术问题。通过室内水槽实验和理论分析,研究格子坝拦挡黏性泥石流闭塞过程及其闭塞判识方法。格子坝的闭塞主要受泥石流容重、格子坝开口间距与水槽坡度影响。格子坝拦挡黏性泥石流存在3种闭塞类型,即全闭塞类型、半闭塞类型、未闭塞类型。给出格子坝的闭塞临界综合判据F,实验结果表明,当F≤0.99时,格子坝表现为全闭塞类型;当0.99F2.92时,格子坝表现为半闭塞类型;当F≥2.92时,格子坝表现为未闭塞类型。同时,结合实验数据,提出格子坝闭塞度的定量计算的经验公式,可用于判识格子坝闭塞情况和格子坝开口间距设计提供依据,并举例说明判识公式的实用价值,可以进一步为实际工程应用提供技术支撑。     

梳齿坝在泥石流防治中的应用

泥石流具有突然性以及流速快,流量大,物质容量大和破坏力强等特点,为常见的山区地质灾害。梳齿坝作为透水型拦挡坝的一种,具有部分拦挡、挡排结合的特点,可减轻坝体所受水压和冲击力,起到调节下泄流体物质组成的作用,能有效提高库容利用系数,延长坝库使用寿命,为泥石流防治的一种重要措施。     

桩基础在大型泥石流拦砂坝中的应用

"5.12"震后,震区泥石流处于高发期。拦砂坝是目前泥石流治理工程中主要的工程措施,新近泥石流堆积体上修建重力式拦砂坝对地基和基础要求较高。以魏家沟泥石流治理工程1#拦砂坝实例,分析桩基承台基础在泥石流治理工程中的应用,并为类似工程的治理提供参考。     

乌东德水电站白滩沟泥石流特性分析与防治措施

通过野外调查和室内模型试验对白滩沟的泥石流特性进行了分析,结合特殊的地形、地质条件以及建筑物的布置情况,对泥石流的排导线路进行了比选,确立了最优的排导线路,此外,还对白滩沟的泥石流防治效果进行了跟踪评价。结果表明:导流墙、拦挡坝、固床坝能够有效保护原始沟道,阻止大量的固体物质参与泥石流活动,再加上停淤场的停淤作用,最终只有少量的固体物质和洪水通过排导槽排至金沙江,达到了预期的防治效果。"稳坡、拦挡、固床、停淤、排导"的综合防治体系效果良好,在今后的泥石流防治工程设计中值得推广采用。     

叶城县泥石流防治工程拦砂坝设计分析

拦砂坝,是在沟道中以拦蓄山洪及泥石流中固体物质为主要目的的拦挡建筑物。拦砂坝在泥石流防治工程中可以拦蓄山洪或泥石流中的泥沙(包括块石),减轻对下游的危害。论文通过阐述新疆叶城县泥石流灾害发展分析、防治工程的设计指标,重点介绍了拦砂坝的设计、计算及在防治工程中起到的作用,可为类似泥石流防治工程中拦砂坝的设计与应用起到参考作用。     

冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝位移分析

就带支撑钢构格栅坝结构模型,利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DYNA进行数值模拟。分析在冲击荷载作用下结构的位移响应。结果表明:带支撑钢构格栅坝可以有效减小泥石流巨石冲击下结构的位移,在现有格栅坝基础上位移减小了50%之多。     

两向地震波作用下沥青心墙坝受力研究

地震荷载对沥青混凝土心墙坝体结构力学性能的影响是尤为突出的。本文利用势流体理论模拟水位对大坝的压力作用,并且在两向地震荷载作用下提取堤坝的位移、加速度和应力。受力分析表明：在两向地震波作用下大坝的位移、加速度和应力均有明显增加,最大位移和应力均发生在沥青心墙的中部,产生了地震沉降,心墙中部位置是受力薄弱环节,需要加固处理。     

深厚覆盖层上高土石坝的动力稳定分析

在高地震烈度区修建深厚覆盖层上的高土石坝面临许多新问题,如大坝的动力稳定、坝基液化问题等。以直粘土心墙及坝基截渗墙土石坝为例,采用三维动力固结有限元方法,研究强震区深厚覆盖层上的高土石坝的动力稳定问题。三维动力固结有限元程序以动力固结方程为基础,采用能够反应土体非线性、滞后性以及不可恢复性动变形特性的拟等效弹塑性本构模型,放弃了动孔压上升模式,在震动全过程中跟踪孔隙水压力产生、扩散和消散的发展变化,实现了动力渗流与动力反应分析的真正耦合,可较好地反映土体在地震过程中的实际性态,避免了动本构模型与动孔压模型有时难以合理搭配的问题。计算结果表明,深厚覆盖层上修筑的直心墙土石坝的静应力和静位移均较大,但它的动应力、动位移及加速度的反应值却均较小,且坝底的孔压比也较小,可满足稳定性要求。     

石笼拱柔性拦截坝新技术及其数值模拟

针对常见的泥石流拦挡结构被冲击破坏的问题,提出了柔性石笼拱拦截坝新技术。柔性石笼拱以石笼为主要材料,砌筑成拱形,上游面铺设废旧轮胎防冲垫层,拦截泥石流。利用ANSYS LS-DYNA软件,分析了柔性石笼拱结构对泥石流冲击的动力响应,并与刚性浆砌石结构进行对比。通过MIDAS GTS软件计算,分析了石笼拱拦蓄泥石流后孔隙水压力变化及静力稳定特性。数值计算结果表明,柔性石笼拱结构能合理地优化结构受力,变形自适应,减小巨石冲击荷载以及饱和泥石流的浆体压力对结构的不利影响。     

体外预应力自复位钢筋混凝土框架#br# 抗震性能振动台试验研究

体外预应力自复位框架结构（EPSCF）是一种新型结构控制抗震结构,主要结构控制技术包括铰接节点构造、提供结构抗侧刚度的体外预应力措施以及采用阻尼器的位移控制措施。在已有二维EPSCF结构基础上提出三维EPSCF结构,并进行1/3比尺三维EPSCF模型结构振动台试验研究其抗震性能,试验内容包括模型设计与制作、测点布置以及结构地震响应分析。试验结果表明：罕遇地震作用下,经过设计的EPSCF结构的加速度地震响应仅为常规设计框架的1/3~1/2,而位移地震响应能满足预设要求,罕遇地震作用下的层间位移角约为1/60、接近于常规设计框架,试验结果表明EPSCF结构具有更小的加速度响应,位移响应能得到有效控制。在地震作用下,EPSCF主体结构无损伤、残余变形很小、仅阻尼器屈服,表现出良好的免损伤、易更换的韧性结构特性。     

拦沙坝调节泥石流拦挡与输移性能的试验研究

 拦沙坝是泥石流防治措施中的一种重要拦蓄拦挡工程,在野外调查的基础上,结合防护体系配置优化的新思路展开试验研究。在室内二维水槽模型试验中,通过改变泥石流容重、一次过程体积总量和模型坝的开孔率等控制参数,得出泥石流性能在过坝前、后的变化规律。试验结果表明：(1) 回淤坡度随泥石流容重、一次输移体积总量的增大和开孔率的减小而增大。泥石流容重越小,输移体积总量和坝身开孔率对坡度的影响越大。(2) 当泥石流一次过程输移总量不超过拦沙坝库容时,开孔率2.2%时的流量变化量为6.6%时的2倍左右。(3) 在相同的排水孔过流方式下,可用二次式来拟合物料容重与容重比值的关系。由该拟合式可推出容重为15.67 kN/m3时,容重变化程度最大。(4) 引入D50比值作为表征拦沙坝分选泥石流能力的参数,比较泥石流过坝时的颗粒变化情况,稀性泥石流经过拦沙坝时,其“拦粗排细”作用最突出。     

Experimental study on a self‐centering coupling beam eliminating the beam elongation effect

Traditional self‐centering coupling beams display a beam elongation effect under large shear deformation. The beam elongation effect conflicts with the rigid slab assumption and may induce harmful compressive stress between the coupling beam and the walls. This paper proposes a novel self‐centering coupling beam, aimed at eliminating the beam elongation effect. The proposed self‐centering coupling beam consists of two connecting parts and one central rocking part. The main feature of the self‐centering coupling beam is the gap between the central rocking part and the one connecting part. This gap provides sufficient space for the beam elongation effect. Friction dampers are installed at the corners of the coupling beam to provide energy dissipation capacity. An experimental study, including three specimens, was carried out. The test results demonstrate the satisfactory self‐centering and energy dissipation capacities of the novel coupling beam. Based on these test results, we quantitatively discuss the pretension force in the pretensioning strands, the friction force of the damper and the gap width in the coupling beam. A finite element analysis is performed, showing that the coupling beam gap protects the coupling beam and adjacent shear wall from damage caused by the beam elongation effect. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

考虑弹塑性变形的泥石流大块石冲击力计算

以Hertz接触理论为基础,考虑结构的弹塑性特性,给出泥石流大块石冲击力的计算方法。采用Thornton假设,即材料为理想弹塑性体,对Hertz接触理论进行弹塑性修正,推导考虑材料塑性的接触压力计算公式。为模拟泥石流大块石对构筑物的冲击,将构筑物假设成静止不动的平面,将大块石简化为以某速度运动的质点,建立基于修正Hertz接触理论的计算模型。计算结果表明,泥石流大块石在很小的冲击速度(小于1m/s)下就可能导致混凝土材料冲击接触面上产生塑性变形。考虑结构弹塑性特性后,冲击压力计算结果小于弹性冲击压力,更符合实际情况。     

低重力环境下静力触探贯入机理离散元分析

采用离散元法对月面及地面跨度范围内重力场环境（1/6g,1/2,1g）下静力触探机理进行了分析,以弄清地面试验与月面试验的区别。模拟结果表明：①同一相对贯入深度处,重力加速度越小,贯入阻力越小,归一化贯入阻力越大;②土体变形形式由隆起变形向竖向压缩变形的转化深度随重力加速度的增加而减小;③同一相对贯入深度处,随重力加速度的增加,特征点的竖向隆起位移减小,竖向压缩位移增大,对应土体颗粒的侧向位移也越大;④重力加速度越小,相同相对位置处土体的加卸载现象越明显;⑤重力加速度越大对应相同相对贯入深度处的土体破坏范围愈大。     

Research and development of an innovative self‐centering energy dissipation brace

Innovative self‐centering energy dissipation braces (SCBs) with super‐elastic shape memory alloy wires are designed and tested on a uniaxial MTS 810 hydraulic servo‐controlled fatigue testing machine. This type of SCB is modeled using finite element method and analyzed by ANSYS software. The test and analysis results show that this type of innovative SCB possesses energy dissipation capacity and self‐centering ability. This paper also describes the multistage working mechanism of the SCBs and exhibits the mechanical behaviors of the braces. The hysteretic behavior of steel frame structures with conventional braces, the buckling‐restrained braces, and the SCBs are compared by conducting low‐frequency cyclic loading. Nonlinear dynamic analyses of steel frame structures with the conventional braces, the buckling‐restrained braces, and the SCBs under frequently occurred earthquake, design basis earthquake, and rare earthquake, respectively, are also performed to compare the seismic responses of steel structures with different braces. The seismic behaviors of these frames are investigated by comparing the peak acceleration, the maximum interstory displacement angle, and the maximum base shear. The results show that the innovative SCB possesses excellent energy dissipation capacity as well as self‐centering ability. Additionally, the innovative SCBs can effectively control the seismic response of the steel frame structure.