黃土地區(qū)泥石流對橋墩沖擊的數(shù)值模擬研究.pdf

1、我國黃土分布范圍極廣，總覆蓋面積約為640000km2;黃土是一種特殊的土狀堆積物，抗侵蝕和抗重力剝蝕的能力低;容易發(fā)生的溝岸坍塌、滑坡、溜坍等失穩(wěn)現(xiàn)象為黃土地區(qū)泥石流的形成提供了主要的物質(zhì)來源;侵蝕溝、潛蝕、溝岸坡積黃土等現(xiàn)象也能為泥石流提供物質(zhì)來源。
　　近年，黃土地區(qū)泥石流沖毀線路構(gòu)造物特別是橋梁的事件日趨增多;以此作為研究背景，并以國內(nèi)外對泥石流沖擊性能的研究方法和結(jié)論為基礎(chǔ);同時(shí)結(jié)合流體力學(xué)的經(jīng)驗(yàn)、成果，對黃土地區(qū)泥石流

2、的成分和主要性質(zhì)進(jìn)行了綜合分析研究;利用分析的結(jié)果，借助于軟件ANSYS Workbench建立了共15種泥石流沖擊橋墩的模擬工況，以針對陣發(fā)性、持續(xù)性兩種泥石流活動對橋墩沖擊過程中的眾多問題進(jìn)行雙向流固耦合模擬。經(jīng)過對模擬結(jié)果的綜合分析得出以下結(jié)論:
　　(1)堰塞湖崩塌后形成的陣發(fā)性泥石流對下游橋墩的危害是災(zāi)難性的，以初始泥石流液面高度為16m例，橋墩混凝土在抗拉、抗剪方面都不能滿足要求，應(yīng)力完全由對應(yīng)的鋼筋承擔(dān)。另外，受壓區(qū)

3、混凝土也處于危險(xiǎn)的邊緣。因此，在此類工況下即使適筋橋墩仍有被摧毀的危險(xiǎn)。
　　(2)模擬結(jié)果與“泥石流災(zāi)害防治工程設(shè)計(jì)規(guī)范”中推薦的泥石流沖擊力計(jì)算公式計(jì)算結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)規(guī)范推薦公式安全。
　　(3)大石塊的沖擊主要從三個方面影響橋墩安全:強(qiáng)度、穩(wěn)定性和破壞碰撞點(diǎn)混凝土引起的局部破壞。
　　(4)由于橋墩的阻礙作用改變了泥石流高速運(yùn)動的流場，加強(qiáng)了局部下切，解釋了泥石流災(zāi)害中迎沖面附近沖擊坑的形成原因。
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