柔性防护系统防落石灾害的设计理论

目录
第1章　绪论 1
1.1　研究背景和意义 1
1.2　落石灾害的防治措施 2
1.2.1　落石灾害的防治思路分析 2
1.2.2　传统的落石灾害防治措施 3
1.2.3　柔性防护技术介绍 4
1.3　柔性防护系统的研究概况及有待进一步研究的问题 8
1.3.1　主动防护系统研究概况 8
1.3.2　主动防护系统有待进一步研究的问题 9
1.3.3　被动防护系统研究概况 10
1.3.4　被动防护系统有待进一步研究的问题 12
1.3.5　引导式落石缓冲系统的研究概况 12
1.3.6　引导式落石缓冲系统有待进一步研究的问题 13
第2章　主动防护系统防落石灾害的设计理论 14
2.1　标准主动防护系统的防护原理 16
2.2　**类标准主动防护系统中钢丝绳网抗顶破力理论计算方法 17
2.2.1　单根网格绳在法线荷载作用下的理论计算方法 18
2.2.2　主动防护系统在法线荷载作用下的理论计算方法 19
2.2.3　算例分析 21
2.3　第二类标准主动防护系统在荷载作用下的试验和数值分析 22
2.3.1　试验方案及台架的设计 24
2.3.2　试验步骤及结果 26
2.3.3　防护单元法向集中荷载作用下的数值分析 28
2.3.4　常用网块尺寸的防护单元法向集中荷载作用下的数值分析 31
2.3.5　常用网块尺寸的防护单元法向均布荷载作用下的数值分析 34
2.3.6　工程中选用钢丝绳网块规格尺寸的依据 36
2.4　第二类标准主动防护系统中钢丝绳锚杆力学性能的试验研究 36
2.4.1　钢丝绳锚杆长度的设计问题 37
2.4.2　试验中锚杆的浇注 38
2.4.3　试验中浇注用砂浆材料的性能检测 39
2.4.4　试验中锚杆加载方案的设计 40
2.4.5　试验步骤 42
2.4.6　试验现象及结果分析 42
2.4.7　锚杆在不同方位荷载作用下的力学分析 45
2.4.8　主动防护系统中钢丝绳锚杆的设计指导原则 47
第3章　被动防护系统防落石灾害的设计理论 49
3.1　ROCCO环形网的力学性能及耗能机理研究 50
3.1.1　ROCCO环形网耗能性能的理论、试验及数值分析 50
3.1.2　单个ROCCO圆环对径受拉荷载作用下力学性能的研究 51
3.1.3　单个ROCCO圆环耗能性能的试验、数值和理论分析 55
3.1.4　环形网受落石冲击作用模型的建立和数值分析方法的验证 61
3.1.5　两种不同组合形式的环形网在落石冲击下的耗能性能对比分析 65
3.1.6　约束条件对环性网耗能性能的影响分析 68
3.2　TECCO网力学性能的试验与数值模拟研究 72
3.2.1　TECCO网法向抗落石冲击试验 73
3.2.2　TECCO网法向抗落石冲击数值模拟 77
3.2.3　TECCO网斜向抗落石冲击试验 86
3.2.4　TECCO网斜向抗落石冲击数值模拟 90
第4章　引导式落石缓冲系统防落石灾害的设计理论 96
4.1　引导式落石缓冲系统的模型试验 96
4.1.1　引导式落石缓冲系统的模型试验方案 96
4.1.2　引导式落石缓冲系统的防护网形态与落石运动轨迹分析 98
4.1.3　落石运动速度和能量分析 109
4.1.4　不同配重工况对落石运动速度的影响 109
4.1.5　不同落石质量对落石运动速度的影响 113
4.1.6　小结 113
4.2　引导式落石缓冲系统的数值建模及验证 114
4.2.1　数值模型的建立 114
4.2.2　落石运动轨迹与防护网形态对比验证 117
4.2.3　小结 121
4.3　引导式落石缓冲系统的参数化分析及设计理论初步研究 121
4.3.1　引导式落石缓冲系统的防护目的和变形模式 121
4.3.2　参数化分析 122
4.3.3　落石体积对防护效果的影响 122
4.3.4　落石质量对防护效果的影响 130
4.3.5　落石入射速率对防护效果的影响 134
4.3.6　落石冲击高度对防护效果的影响 136
4.3.7　落石形状对防护效果的影响 138
4.3.8　防护网圆环盘结圈数(自重)对防护效果的影响 141
4.3.9　防护网配重对变形模式的影响 143
4.3.10　引导式落石缓冲系统内部荷载传递规律 144
4.3.11　引导式落石缓冲系统的双落石冲击数值计算 146
4.3.12　小结 147
第5章　柔性防护系统中消能件的设计理论 148
5.1　柔性防护系统所用消能件的研究现状 148
5.1.1　**类消能件 149
5.1.2　第二类消能件 149
5.2　圆形减压环的静动力特性分析和设计优化 153
5.2.1　减压环在静力作用下力学性能的试验研究 153
5.2.2　减压环在动力作用下的数值计算 155
5.2.3　有限元计算结果与试验结果比较 157
5.2.4　铝管套筒长度对减压环耗能特性的影响分析 161
5.2.5　小结 162
5.3　U形消能件耗能性能的试验研究、理论分析与数值计算 162
5.3.1　U形消能件的拟静力试验研究 163
5.3.2　U形消能件启动力阈值计算 167
5.3.3　启动力阈值的拟静力试验与理论结果对比 167
5.3.4　U形消能件在动荷载下的数值计算 168
5.3.5　小结 175
5.4　对称式金属管压溃型消能件力学性能研究 176
5.4.1　对称式金属管压溃型消能件力学性能的理论研究 177
5.4.2　对称式金属管压溃型消能件力学性能的试验研究 180
5.4.3　对称式金属管压溃型消能件力学性能的数值模拟研究 190
5.4.4　对称式金属管压溃型消能件设计准则 193
5.4.5　小结 194
参考文献 196