摘要：U形消能件是被动防护网中的一种新型消能构件,由钢板带、圆柱滚轴和套头组成,主要功能是降低作用在锚杆及钢丝绳上的荷载,吸收落石的冲击能量。由于国内尚未有相关设计理论和工程应用经验,为此对U形消能件进行了重复性拟静力拉伸试验,试验结果表明:U形消能件具有较好的重复拉伸性能;由于钢板带材料的塑性强化效应,U形消能件在前三次重复拉伸试验中,启动力阈值和耗能能力逐渐增大,在第四次重复拉伸试验中,钢板带发生了类似疲劳破坏的脆性断裂。依据重复拉伸试验现象及相关结果的研究,提出了采用能量法对消能件启动力阈值和耗能性能进行理论分析,建立了U形消能件启动力阈值和静力耗能能力的理论计算方法,并与试验结果进行了对比验证,理论计算方法可作为U形消能件工程设计的依据。

摘要：防落石柔性棚洞主要由型钢拱架和环形网组成,从现有的研究成果看,柔性棚洞内部构件荷载传递路径中存在薄弱环节,造成构件间的刚度不匹配,导致钢拱架发生了较大的侧向扭曲塑性变形,增加了柔性棚洞使用期间的维护费用,工程应用存在局限性。为优化设计柔性棚洞,降低钢拱架的塑性变形,在开展了柔性棚洞足尺模型试验和数值建模研究的基础上,利用数值模型对柔性棚洞在落石冲击作用下内部构件的耗能性能进行了分析,并在与试验成果进行对比研究的基础上,提出了柔性棚洞的改进措施。数值计算结果表明:相比现阶段设计的柔性棚洞,改进后柔性棚洞中构件吸收的能量趋于均衡化,钢拱架上吸收的能量明显减少,侧向扭曲塑性变形显著改善。最后对改进后的柔性棚洞进行了参数化分析,提出了柔性棚洞的优化设计方案。

摘要：根据金属网与近程武器(火箭弹、迫击炮弹)相互作用的特点,在实弹拦截试验的基础上,设计并开展了刚性弹体低速冲击金属网网孔的试验。试验表明:金属网网孔在刚性弹体冲击下横向两侧钢丝交叉节点位置存在明显接触滑移,且在冲击过程中此交叉节点位置钢丝首先发生了断裂破坏,冲击后除与弹体接触部位网孔发生变形和破坏外,其余部位金属网网孔基本能恢复初始状态。结合实弹和刚性弹体低速试验现象、高强钢丝材料静动态性能试验数据等,采用LS-DYNA软件建立了精细化的金属网数值模型,开展了刚性弹体冲击金属网网孔的数值分析,数值方法可以较好的预测金属网网孔与刚性弹体间的相互作用以及金属网网孔钢丝断裂破坏现象。最后,利用数值方法对影响金属网与弹体间相互作用的因素进行了研究,结果表明:刚性弹体在冲击金属网网孔过程中受到的峰值过载力、能量损失与弹体口径和冲击速度有关,与弹体的质量关联性不大;随着弹体口径的增大,弹体受到的峰值过载力和能量损失逐渐增大;随着冲击速度的增大,弹体受到的峰值过载力逐渐增大,而弹体的能量损失逐渐减小。

摘要：引导式落石缓冲系统旨在约束落石运动轨迹和衰减落石冲击能量,以防止落石灾害的发生。为研究该系统的耗能性能,开展实验室条件下的落石冲击试验;基于对防护网变形特征的分析,设计多位置分布配重方案。在此基础上,建立防护系统的数值计算模型,对更高速率落石冲击下系统的响应进行了研究,进而模拟系统对多落石连续入射和多落石同时入射两种工况的防护过程。研究结果表明,多位置分布配重对引导式落石缓冲系统的防护性能有较明显的提高,试验得到的落石速率衰减率最多提高了20.02%,动能衰减率最多提高了21.56%;在防护网上不同位置配重对系统防护性能的提高程度不同,表现为越接近落石入射位置,提高程度越明显,同时,通过多位置分布配重,引导式落石缓冲系统对落石高速冲击和落石连续、同时冲击的防护能力增强。研究成果可以为引导式落石缓冲系统的设计和工程应用提供参考。

摘要：为克服钢筋混凝土结构式棚洞施工难度大,费用高等不足,满足快速抢修抢建要求,提出一种由型钢拱架和金属网组成的柔性棚洞。由于三开间单跨柔性棚洞的传载耗能特点与单开间单跨柔性棚洞存在区别,为此在现有单开间单跨柔性棚洞研究的基础上,提出三开间单跨柔性棚洞的设计方案,制作1:1试验模型,并进行了25kJ、50kJ、100kJ和250kJ的落石冲击试验。宏观试验现象表明:①当落石能量在100kJ范围内时,柔性棚洞能够成功的对其进行拦截,而不需要对结构进行维护;②当落石能量在250kJ时,柔性棚洞在成功对其进行拦截的情况下,仅需要经过简单的维护即可继续投入使用;③柔性棚洞内的净空满足安全要求。此外,采用应变片、荷载传感器和高速摄像机等对落石冲击过程和柔性棚洞中钢拱架的动力反应进行了测试,综合试验测试数据,对柔性棚洞的变形特点、传载耗能机理和破坏特点进行了分析,指出了柔性棚洞中易发生破坏的薄弱部位,提出了下一步柔性棚洞的改进措施。

摘要：通过大型物理模型试验分别对3种不同桩间距组合式钢管抗滑桩治理滑坡的力学效应进行研究,对比分析桩顶位移、剪出口位移、桩身弯矩随荷载的变化规律和桩体、滑坡的破坏情况,讨论桩间距对组合式钢管抗滑桩抗滑效果的影响。试验结果表明,当桩间距由18.7 cm依次增大至23.5、28.0 cm,即由3.9d增大至4.9d、5.8d(d为小直径圆形钢管的外径),同等荷载作用时桩顶水平位移、剪出口水平位移、桩身弯矩逐渐增大,但桩间距由3.9d增大至4.9d时,位移与弯矩的增大幅度远大于桩间距由4.9d增大至5.8d。建议在组合式钢管抗滑桩设计中,若滑坡推力较小,可适当增大桩间距至5.8d甚至更大;若滑坡推力较大,应适当减小桩间距至3.9d甚至更小。无论滑坡推力较大或者较小,桩间距为4.9d的组合式钢管抗滑桩治理滑坡的性价比均较低。

摘要：为考察引导式落石拖挂网系统的耗能机理和传载规律,在实验室搭建落石冲击台架并安装引导式落石拖挂网,以浇筑的球体模拟落石,对多工况下系统的防落石性能进行研究,结果表明,引导式落石拖挂网可以有效降低落石飞行高度、控制落石运动轨迹,同时衰减落石冲击能量。分别对质量为66 kg和161 kg的落石进行冲击试验,发现当落石质量增加时,落石速率增量随之增加,系统的防护性能和衰减作用有所降低。研究结论为下一步建立引导式落石拖挂网的设计计算原则打下基础,并为其工程应用提供参考。