柔性被動攔截網結構力學性能研究.pdf

1、近30年來，我國成為全球地質災害最嚴重的國家之一。針對量大面廣的落石、崩塌等地質災害，學者和工程師們提出了多種應對措施和方法，其中，柔性攔截網就是一種被廣泛使用的防護措施。但是，使用表明柔性攔截網在實際工程中屢屢出現系統(tǒng)破壞、攔截失效等問題，其原因在于當前國內對柔性攔截網結構的工作機理認識不清，缺少有效的技術控制，加之其本身具有非常復雜的結構行為，研究成果甚少。據此，以柔性被動柔性攔截網結構為研究對象，采用足尺試驗與理論分析相結合的方式

2、，對其沖擊試驗方法、計算理論、結構力學行為和設計方法等問題展開研究，主要研究內容和取得成果如下:
　　其一，開展了被動柔性攔截網結構抵抗落石沖擊的足尺試驗。獲得了攔截網結構遭受到落石沖擊作用后，全過程受力、傳力、變形及運動特征，通過對高速攝像解構，得到了整體系統(tǒng)的變形、運動規(guī)律，揭示了主要構件的關鍵力學行為。
　　其二，建立了被動柔性攔截網結構的數值計算理論。結合國內外相關的構件力學行為試驗研究數據，并依據被動柔性攔截網結構

3、的整體工作性態(tài)，提出了網片的兩階段恢復力模型、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，數值分析可再現被動柔性攔截網結構抵抗落石沖擊的全過程行為。相關試驗結果的比對驗證了理論計算的正確性和有效性，為進一步拓展研究奠定了堅實理論基礎。
　　其三，揭示了柔性被動攔截網結構的三階段運動變形模式。具體表現為:落石沖擊后，鋼絲繩網片的初始張緊階段;網片大規(guī)模運動以及耗能系統(tǒng)的啟動，系統(tǒng)整體的攔截滑移階段;支撐結構的運動

4、，耗能系統(tǒng)的全面啟動，系統(tǒng)的整體偏擺階段。每一個運動變形階段，皆有相應的結構受力、傳力特征與之匹配。
　　其四，提出了被動柔性攔截網結構的自適應變張力結構屬性的理論定義。該理論可完整描述柔性網結構的張力剛度在沖擊過程中的變化特征: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)生后的一定時段為張力增長狀態(tài);耗能子系統(tǒng)啟動后，為準定常張力狀態(tài);耗能系統(tǒng)啟動完畢后再過渡到張力增長狀態(tài);最后為破斷狀態(tài)。據此提出了被動柔性攔