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泥石流冲击作用下圆形桥墩动力响应试验研究
| 论文题名： | 泥石流冲击作用下圆形桥墩动力响应试验研究 |
| 关键词： | 圆形桥墩;泥石流;冲击作用;动力响应 |
| 摘要： | 泥石流是山区常见的地质灾害，其对山区桥梁的冲击作用是导致桥梁损毁的重要原因。因此，为桥墩设置合理的防护设施，减轻或避免泥石流对桥墩的损毁作用极为重要。设计桥墩防护设施的前提是明确泥石流对桥墩的冲击力数值及冲击荷载作用下桥墩的变形响应规律。本文进行了泥石流冲击圆形桥墩模型试验，研究了泥石流运动过程中粗颗粒的分布对泥石流冲击力的影响，由此提出了考虑粗颗粒分布条件下的泥石流冲击力计算方法，并研究了圆形桥墩在泥石流冲击作用下的变形响应规律及上部恒载对桥墩变形量的约束作用。论文主要工作及结论如下： （1）试验中采集不同深度处的泥石流样品，展开密度测试和筛分试验，结果表明，中层泥石流样品的密度最大，底层次之，上层最小；粗颗粒平均粒径在垂向呈现中层大，下层较小，上层最小的分布规律。 （2）泥石流冲击桥墩时垂向上冲击力呈“中间大，两边小”的分布规律，最大冲击力基本集中泥石流的中层，与泥石流粗颗粒分布特征一致。即泥石流中层的粗颗粒平均粒径大，产生的冲击力也越大。 （3）提出了考虑颗粒分选条件下泥石流冲击力计算方法。将泥石流分为上中下三层，确定每层泥石流密度修正系数代入动力流体模型的泥石流冲击计算公式中，即可计算考虑颗粒分选条件下的计算泥石流冲击力。 （4）泥石流的冲击力修正系数α与泥石流的弗劳德数Fr存在幂函数关系，可使用泥石流的弗劳德数Fr获得泥石流冲击力修正系数α。泥石流中层的密度约为平均密度的1.06倍，泥石流上层和下层的密度修正系数与泥深存在二次多项式关系，可以通过泥深获得泥石流上层和下层的密度修正系数k1，k2。 （5）泥石流最大冲击合力与模型桥墩墩身最大应变和墩顶最大位移间呈二次多项式的关系。泥石流的冲击力越大，桥墩产生的应变和墩顶位移也随之增加。且距离泥石流冲击作用点越近，桥墩的应变波动越高，应变值越大。 （6）设计桥墩顶部有无上部恒载两种试验工况，通过分析泥石流冲击桥墩时采集到的位移和应变数据，得出桥墩上部恒载对桥墩最大应变值的约束率为7.9%，对墩顶位移的约束率为16.9%。 |
| 作者： | 陈欢欢 |
| 专业： | 土木工程;岩土工程 |
| 导师： | 谢涛;邱珍锋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 重庆交通大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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