柔性被動(dòng)攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能研究.pdf

1、近30年來(lái)，我國(guó)成為全球地質(zhì)災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。針對(duì)量大面廣的落石、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，學(xué)者和工程師們提出了多種應(yīng)對(duì)措施和方法，其中，柔性攔截網(wǎng)就是一種被廣泛使用的防護(hù)措施。但是，使用表明柔性攔截網(wǎng)在實(shí)際工程中屢屢出現(xiàn)系統(tǒng)破壞、攔截失效等問(wèn)題，其原因在于當(dāng)前國(guó)內(nèi)對(duì)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)的工作機(jī)理認(rèn)識(shí)不清，缺少有效的技術(shù)控制，加之其本身具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)行為，研究成果甚少。據(jù)此，以柔性被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，采用足尺試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方式

2、，對(duì)其沖擊試驗(yàn)方法、計(jì)算理論、結(jié)構(gòu)力學(xué)行為和設(shè)計(jì)方法等問(wèn)題展開(kāi)研究，主要研究?jī)?nèi)容和取得成果如下:
　　其一，開(kāi)展了被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)抵抗落石沖擊的足尺試驗(yàn)。獲得了攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)遭受到落石沖擊作用后，全過(guò)程受力、傳力、變形及運(yùn)動(dòng)特征，通過(guò)對(duì)高速攝像解構(gòu)，得到了整體系統(tǒng)的變形、運(yùn)動(dòng)規(guī)律，揭示了主要構(gòu)件的關(guān)鍵力學(xué)行為。
　　其二，建立了被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算理論。結(jié)合國(guó)內(nèi)外相關(guān)的構(gòu)件力學(xué)行為試驗(yàn)研究數(shù)據(jù)，并依據(jù)被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3、的整體工作性態(tài)，提出了網(wǎng)片的兩階段恢復(fù)力模型、減壓環(huán)的三階段非線性模型以及支撐索的大位移滑移模擬方法，基于此，數(shù)值分析可再現(xiàn)被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)抵抗落石沖擊的全過(guò)程行為。相關(guān)試驗(yàn)結(jié)果的比對(duì)驗(yàn)證了理論計(jì)算的正確性和有效性，為進(jìn)一步拓展研究奠定了堅(jiān)實(shí)理論基礎(chǔ)。
　　其三，揭示了柔性被動(dòng)攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)的三階段運(yùn)動(dòng)變形模式。具體表現(xiàn)為:落石沖擊后，鋼絲繩網(wǎng)片的初始張緊階段;網(wǎng)片大規(guī)模運(yùn)動(dòng)以及耗能系統(tǒng)的啟動(dòng)，系統(tǒng)整體的攔截滑移階段;支撐結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)

4、，耗能系統(tǒng)的全面啟動(dòng)，系統(tǒng)的整體偏擺階段。每一個(gè)運(yùn)動(dòng)變形階段，皆有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)受力、傳力特征與之匹配。
　　其四，提出了被動(dòng)柔性攔截網(wǎng)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)變張力結(jié)構(gòu)屬性的理論定義。該理論可完整描述柔性網(wǎng)結(jié)構(gòu)的張力剛度在沖擊過(guò)程中的變化特征:落石沖擊接觸前為弱張力狀態(tài)，張力剛度僅維持初始形狀;落石沖擊發(fā)生后的一定時(shí)段為張力增長(zhǎng)狀態(tài);耗能子系統(tǒng)啟動(dòng)后，為準(zhǔn)定常張力狀態(tài);耗能系統(tǒng)啟動(dòng)完畢后再過(guò)渡到張力增長(zhǎng)狀態(tài);最后為破斷狀態(tài)。據(jù)此提出了被動(dòng)柔性攔