冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝位移分析.pdf

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1、综述冲击荷载作用下带支撑钢构格栅坝位移分析Displacementanalysisofsteelgrilledamwithbraceundertheshockload12胡志明崔晓燕（1甘肃建筑职业技术学院，甘肃兰州730050；2兰州石化职业技术学院，甘肃兰州730060）摘要：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。关键词：泥石流巨石；冲击作用；带支撑钢构格栅坝；LS-DYNA；数值模拟；位移Abst

2、ract:Steelgrilledamwithbraceisusedtoagainstlargedebrisflowimpact,andusingnonlinearfiniteelementsoftwareLS-DYNAtosimulatethisnewgrilledam.Analysisthedisplacementresponseofstructureundertheshockload.Resultsshowthatthenewdamcaneffectivelyreducethedisplacementofthestructureunderimpactoflandslidesrock,w

3、hichreducedbyasmuchas50%.Keyword:bigstoneindebrisflow；impactforce；steelgrilledamwithbrace；LS-DYNA；numericalsimulation；displacement中图分类号：TU391文献标识码：B文章编号：1003-8965（2017）02-0073-021引言单元，构件翼缘单元厚度8mm，腹板单元厚度6mm，支撑单元厚度5mm，剪切因子取5/6，单元算法采用现有钢构格栅坝拦截泥石流中巨石以防止其对建筑物Belytschko(def)算法。2)材料属性：格栅坝模型材料屈造成灾难性的冲击破坏，在

4、泥石流防治领域起到了举足轻服强度235MPa，弹性模量为205Gpa，泊松比0.3，本[1,2]重的作用。然而，面对诸如甘肃舟曲8.8特大泥石流构关系采用双线性各向同性模型，材料的屈服遵循Von灾害，钢构格栅坝在7.5m直径的巨石以约10m/s的速度Mises屈服准则。3)网格划分：带支撑钢构格栅坝的网格[3,4]冲击下就会略显脆弱。因此，为了更加有效的抵抗泥划分尺寸为20mm，其有限元网格划分如图1所示。石流中巨石的冲击作用，确保钢构泥石流格栅坝在泥石流发生过程中不破坏，本文在现有钢构泥石流格栅坝的基础上，提出了带支撑钢构格栅坝这一新型的结构形式，利用非线性有限元软件ANSYS/LS-DY

5、NA进行数值模拟，分析新型格栅坝的位移，并与现有钢构泥石流格栅坝位移进行对比，为带支撑钢构泥石流格栅坝的深入研究以及应用图1带支撑钢格栅坝有限元模型奠定了一定的基础。3结构位移对比分析2带支撑钢构格栅坝有限元模型冲击作用模拟分析后，在冲击荷载作用下，带支撑的模型尺寸的确定。带支撑钢构格栅坝模型由五榀钢架钢构格栅坝变形很细微，只在冲击部位周围存在微小的变通过水平梁相连，各榀间距0.5m，每榀钢架为两跨两层，形。由于本结构模型属于对称结构，故按图2对格栅坝的跨度均为0.5m，第一层高度0.61m，第二层高度0.4m。一半进行取点并提取位移值，与现有钢构格栅坝位移值对模型中钢柱及钢梁均采用H100

6、X100X6X8工字型钢，新比，见表1。增加的钢支撑采用L50×50×5的等边角钢。钢球有限元模型。采用直径为0.3m的钢球模拟泥石流冲击过程中的巨石，钢球选取LS-DYNA中提供的SOLID168刚体单元，钢球采用Q235钢材，泊松比取0.3，钢球网格尺寸取为20mm，其有限元模型网格划分如图1所示。模拟中取钢球的初速度为10m/s。图2测点布置图冲击作用工况。采用钢球作用于格栅坝中间榀顶层梁柱节点为模拟冲击作用工况。对比表1各测点的最大位移值可知，在冲击作用位置钢格栅坝有限元模型。1)单元类型：带支撑钢格栅坝处（测点5）构件局部变形较大，新坝体与现有格栅坝差有限元模型中，构件选用4节点空

7、间薄壳单元SHELL16373综述表1冲击作用下各测点最大位移值现带测点最大位移(mm)测点最大位移(mm)测点最大位移(mm)测点最大位移(mm)有支12.71374.53011.03372.391钢撑23.12681.99120.99381.313构钢34.32090.0032.12290.000格格46.931103.07044.999101.339栅栅514.544113.668513.957111.