營(yíng)運(yùn)狀態(tài)下泥石流排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性研究.pdf

1、泥石流是山區(qū)常見(jiàn)的地質(zhì)災(zāi)害之一，排導(dǎo)結(jié)構(gòu)是中小型泥石流的主要防治措施之一。本文以川藏公路某段泥石流溝的頂越式排導(dǎo)結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象，基于ANSYSWorkbench平臺(tái)，綜合運(yùn)用ANSYS CFX和ANSYS Transient Structural軟件對(duì)排導(dǎo)結(jié)構(gòu)內(nèi)不同流量工況下的泥石流進(jìn)行了流場(chǎng)分析，并將得到的流場(chǎng)分析結(jié)果導(dǎo)入到排導(dǎo)結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動(dòng)力響應(yīng)分析，初步得到了泥石流運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性，并對(duì)排導(dǎo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化建議。主要有以

2、下結(jié)論:
　　(1)通過(guò)設(shè)置12.5m3/s、25m3/s、37.5m3/s、50m3/s和62.5m3/s的五種不同流量工況的流場(chǎng)數(shù)值模擬計(jì)算，得到了泥石流動(dòng)荷載的大小、分布變化規(guī)律，結(jié)果表明，最大荷載均出現(xiàn)在排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的排導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)口段的槽底部位，隨著泥石流流量的增加，荷載大小也隨著增加。在槽內(nèi)達(dá)到滿流時(shí)（工況五）時(shí)，荷載達(dá)到最大，為0.364MPa。隨著流量的增加，泥石流流場(chǎng)內(nèi)的最大流速也隨之增加，且增長(zhǎng)趨勢(shì)比較穩(wěn)定。
　

3、　(2)通過(guò)不同流量工況的瞬態(tài)動(dòng)力數(shù)值模擬分析計(jì)算，得到了泥石流對(duì)排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)變化規(guī)律。隨著流量的增加，排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)位移隨之增加，上部槽體結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移的最大值位于渡槽中部槽底區(qū)域，下部排架結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移的最大值位于縱梁的中間區(qū)域，工況五時(shí)最大，可達(dá)11.8mm。隨著流量的增加，排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的最大主應(yīng)力也隨之增加，槽底出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中區(qū)域，是設(shè)計(jì)時(shí)需要特別注意的危險(xiǎn)截面。在不同工況下，隨著流量的增加，排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的最大彎矩也隨之增加，主要

4、集中在排架縱梁和中柱、邊柱的交界處，是設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該特別注意的危險(xiǎn)截面。
　　(3)通過(guò)對(duì)數(shù)值模擬所獲取的振動(dòng)位移、振動(dòng)速度和加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行了時(shí)頻分析，結(jié)果表明結(jié)構(gòu)主要在縱向（長(zhǎng)軸）方向發(fā)生往返振動(dòng)，設(shè)計(jì)水位工況下該方向上結(jié)構(gòu)受流體荷載作用振動(dòng)時(shí)的速度變化和加速度變化的主頻率約為7Hz。
　　(4)基于數(shù)值模擬分析計(jì)算結(jié)果，得到了排導(dǎo)結(jié)構(gòu)的薄弱部位和危險(xiǎn)截面，并對(duì)實(shí)際工程提出了對(duì)結(jié)構(gòu)承受最大動(dòng)荷載區(qū)域可以通過(guò)鋪設(shè)鋼軌抗沖刷層提高