• ISSN 1001-1455  CN 51-1148/O3
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吴昊, 沈衢, 陈德. 落石冲击框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0060
引用本文: 吴昊, 沈衢, 陈德. 落石冲击框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估[J]. 爆炸与冲击. doi: 10.11883/bzycj-2025-0060
WU Hao, SHEN Qu, CHEN De. Damage and Failure Assessment of Framed T-beam Type RC Shed under Rockfall Impact[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0060
Citation: WU Hao, SHEN Qu, CHEN De. Damage and Failure Assessment of Framed T-beam Type RC Shed under Rockfall Impact[J]. Explosion And Shock Waves. doi: 10.11883/bzycj-2025-0060

落石冲击框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估

doi: 10.11883/bzycj-2025-0060
基金项目: 国家自然科学基金(52408555);冲击与安全工程教育部重点实验室(宁波大学)开放课题(CJ202505);陈德

Damage and Failure Assessment of Framed T-beam Type RC Shed under Rockfall Impact

  • 摘要: 钢筋混凝土(RC)棚洞是山区公路和铁路设施抗落石冲击的有效原位防护手段,利用LS-DYNA商用有限元软件开展了落石冲击无垫层、铺设600mm和1200mm厚砂垫层以及1200mm厚砂-发泡聚乙烯泡沫(EPE)复合缓冲垫层的原型框架T梁式RC棚洞损伤破坏评估的精细化数值模拟分析。首先,建立了落石(质量:1t~30t,速度:10m/s~57m/s)冲击沪昆铁路某原型框架T梁式RC棚洞的精细化有限元模型。其次,通过对比落锤(石)冲击无垫层、带砂和EPE垫层RC板试验中的落石冲击力、加速度和侵入深度时程,以及RC板支座反力和挠度时程,充分验证了数值仿真方法中的材料模型、网格尺寸、接触算法及其参数取值的适用性和可靠性。进一步,对比分析了落石冲击下无垫层、铺设砂和砂-EPE复合垫层原型棚洞的损伤破坏和动态响应。最后,以落石最大侵入深度达到棚洞顶板与垫层总厚度作为棚洞失效破坏阈值,给出了棚洞失效破坏对应的落石质量与临界冲击速度关系式,实现棚洞防护性能的快速评估。/t/n(1)质量15t、速度10m/s和25m/s的落石冲击下,无垫层棚洞的损伤破坏集中于顶板冲击区域,铺设砂垫层以及砂-EPE复合垫层平均可分别降低落石冲击力峰值92.8%和91.6%,棚洞其余受弯构件的最大挠度范围为2mm~20mm,呈现轻微损伤;(2)落石冲击速度为10m/s时,砂-EPE复合垫层的缓冲耗能效果优于砂垫层,冲击速度增大至25m/s时,复合垫层中的EPE被快速压实导致其防护效果不及砂垫层,顶板承受的冲击力和冲击能量较铺设砂垫层分别增大了89.3%和37.8%;(3)棚洞失效破坏对应的落石临界冲击速度随落石质量增大呈幂函数衰减规律,铺设垫层可使临界冲击速度提高52%~155%,显著提升棚洞的防护性能。
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出版历程
  • 收稿日期:  2025-02-24
  • 网络出版日期:  2025-04-25

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