考虑滚石转动效应的被动柔性防护系统设计方法

作     者：雷凡 彭武 胡阳 程洋 LEI Fan;PENG Wu;HU Yang;CHENG Yang

作者机构：江西省公路科研设计院有限公司江西南昌330006 西南交通大学土木工程学院四川成都610031 

出 版 物：《防灾减灾工程学报》 (Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：1030-1040页

核心收录：

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：江西省交通运输厅科技项目(2020H0005)资助 

主　　题：柔性防护网 数值模拟 转动动能 动态响应特征 设计方法 

摘      要：为揭示滚石转动动能对被动柔性防护网系统力学响应的影响程度,完善既有的设计和检测方法,基于LSDYNA对被动柔性防护网结构建立了非线性动力数值模型,通过与足尺冲击试验对比,验证了数值模型参数的有效性。基于此,分析了转动动能比例系数λ对系统变形和内力响应的影响规律,提出了各构件内力峰值与λ之间的拟合关系式,并给出了考虑转动效应后各构件内力的设计修正系数ζ。研究结果表明,施加转动动能后,滚石最大竖向位移随着λ值增大而减小,滚石在水平方向上具有明显外滚趋势,上支撑绳变形明显增大;滚石冲击力和各构件的内力峰值随λ的变化规律皆可采用二次多项式表达,其中网片、钢柱、上支撑绳和拉锚绳的内力均呈现先增大再减小的趋势,当λ=0.2时达到最大值;随着λ值增大,耗能器耗能与网片耗能线性降低,同时滑移耗能与摩擦耗能线性增加。因此,滚石的转动效应会增大被动柔性防护系统中主要构件的冲击响应,设计时应充分考虑此不利影响。建议可按照既有规范中的内力放大系数赋予各构件安全储备,同时补充了钢柱的设计内力放大系数,建议取值1.3。