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图书分类

Book classification
  1. 本书为一本学术专著。主要基于塑性极限原理,利用离散元方法及回归分析,对落石冲击下拱形明洞结构极限状态方程、落石冲击荷载统计特征及结构概率可靠度进行研究,为明洞可靠度研究提供参考。内容包括:(1)根据落石冲击下拱形明洞结构失效破坏形态和力学响应特征,将结构局部失效范围简化为四边固支方形钢筋混凝土板结构,利用塑性极限原理按刚塑性板进行极限荷载计算,得到了结构极限承载力即抗力表达式;(2)利用离散元方法...查看更多
  2. 前  言
    危岩落石是常见的地质灾害之一,常见于铁路、公路高陡边坡之上,会危及交通运营安全。通常采用柔性的主动、被动防护网,以及棚洞、防石墙等被动刚性防护结构。由于我国高速铁路、公路的快速发展,需要修建大量隧道工程,限于线路走向及场地条件,很多隧道洞口段处于高陡边仰坡地段,为保证运营安全和出于环境保护需求,通常需要接长明洞来防治落石灾害,有时明洞也作为缓冲结构以消除空气动力学效应,此时,一般为突出式明洞门,上部无回填缓冲层。
    我国铁路隧道明洞结构的设计引入了概率极限状态法,采用分项系数的形式进行结构可靠度设计,但没有考虑落石冲击荷载,只是提出落石冲击力作为偶然荷载。由于缺乏落石冲击力或冲击荷载的合适表达式及概率统计特征,也没有明确的落石冲击下明洞结构极限状态方程,因此无法进行落石冲击下明洞结构的概率可靠度设计。
    本专著就是针对以上问题,对落石冲击下隧道明洞结构可靠性设计方法进行研究和阐述,鉴于隧道洞口段通常采用拱形明洞结构形式,本专著研究对象主要是拱形明洞结构。主要内容包括三大部分:
    (1)落石冲击荷载对明洞结构的作用机理研究。
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    (2)落石冲击荷载研究。
    利用离散元方法,开展了落石冲击荷载的研究,得出了平板结构落石冲击荷载的多元回归表达式,该表达式是包含了回填土厚度、落石高度等变量,是冲击过程中结构实际受到的最大冲击荷载,此荷载与通常所指的落石冲击力(指落石与缓冲层间的相互作用)是完全不同的概念,这也是本专著想重点阐明的问题。
    (3)落石冲击下明洞结构可靠性分析及设计方法研究。
    根据现场实际、室内模型试验及理论分析,开展了落石冲击下拱形明洞破坏特征及失效模式、极限承载力、落石冲击荷载及极限状态表达式等的研究,将钢筋混凝土结构各材料参数、落石冲击荷载影响因素等作为基本随机变量,利用一次二阶矩方法求出拱形明洞结构可靠指标,根据规范给出的目标可靠指标,进行了结构可靠度设计及优化。
    本专著受四川省科技计划项目(2013GZ0047)资助,主要完成人员包括:唐建辉、杨超、
    曾宏飞、李俊杰、冯高飞、李正辉、吴浩、李亚秋、王涛、何俊男、周良、徐铭、王琦、王
    志龙、王岩等。在本项目的研究过程中,得到了西南交通大学峨眉校区原校长蔺安林教授的大力支持和关心,博士后期间的西南交通大学王明年教授、中铁第一勘察设计院李国良大师、杨国柱教高三位导师的指导和帮助,在此表示诚挚的感谢!
    由于时间仓促,加之水平有限,本专著错误疏漏之处在所难免,望广大同行和专家批评指正。


    作 者               
    2017年7月19日           
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  1. 目  录
    第1章  绪  论 1
    1.1  课题研究背景及意义 1
    1.2  国内外研究现状 2
    1.3  课题研究内容及技术路线 4
    第2章  防落石明洞落石冲击荷载的作用机理研究 5
    2.1  落石冲击对无回填土的拱形明洞结构的作用机理模型试验研究 5
    2.2  落石冲击路堑式拱形明洞冲击荷载及荷载效应数值模拟分析 19
    2.3  落石冲击下单压式拱形明洞力学响应数值模拟研究 68
    2.4  落石冲击下拱形明洞结构荷载分布研究 82
    2.5  拱形明洞受落石冲击的模型简化 91
    2.6  冲击作用下钢筋混凝土板极限承载力的确定 92
    2.7  本章小结 95
    第3章  防落石明洞落石冲击荷载计算模型研究 98
    3.1  现有落石冲击力的计算方法 98
    3.2  颗粒流模型的建立及工况组合 102
    3.3  落石冲击荷载结果分析 104
    3.4  落石冲击荷载回归分析 115
    3.5  落石冲击力模拟分析 131
    3.6  本章小结 159
    第4章  落石冲击下拱形明洞结构概率可靠性分析 160
    4.1  结构概率可靠性分析的原理 160
    4.2  极限状态方程的建立 165
    4.3  结构可靠指标的计算 166
    4.4  本章小结 172
    第5章  落石冲击下拱形明洞结构可靠性设计及优化 173
    5.1  落石冲击下无回填土拱形明洞结构失效模式及极限承载力 174
    5.2  落石冲击荷载 176
    5.3  拱形明洞结构可靠度计算 178
    5.4  无回填土拱形明洞结构可靠度设计 179
    5.5  算例 179
    5.6  本章小结 181
    第6章  结论与展望 183
    6.1  主要结论 183
    6.2  问题及展望 184
    参考文献 185
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