泥石流冲击荷载下带有腐蚀缺陷的圆钢管动力响应有限元分析
2020-09-27王秀丽王康妮
安全与环境工程 2020年5期
关键词:有限元
王秀丽,王康妮
(1.兰州理工大学土木工程学院,甘肃 兰州 730050;2.兰州理工大学西部土木工程防灾减灾教育部工程研究中心,甘肃 兰州 730050)
泥石流是一种常见的自然灾害,由于其突发力强、破坏力大、难以预料,因此常给人们的生命和财产安全带来直接威胁。目前对于泥石流防治使用最广泛、作用最有效的工程措施是修建泥石流拦挡结构。近年来,越来越多的学者将钢材作为泥石流拦挡结构的主要材料,不可否认,钢材在制造型式和材料利用上相比混凝土都具有绝对优势,其可适应各种复杂的地质环境,同时修筑坝体时不需要对现场进行就地取材,也不会污染环境造成生态系统的破坏[1]。但是,由于泥石流拦挡坝多处于环境恶劣地区,大量的钢构件将长期暴露在大气环境中,其表面会吸附氧气、水分和其他腐蚀性介质等,使其防腐蚀涂层及金属体易遭到破坏,将会影响整个结构的安全性和耐久性,因此考虑钢构件腐蚀后的抗冲击性能则显得尤为重要。国内外学者对钢管的抗冲击性能以及腐蚀缺陷对钢材力学性能的影响进行了大量的研究。如王秀丽等[2]利用有限元分析软件LS-DYNA对一端固定的圆钢管构件进行了多个工况的数值模拟,通过改变钢管的壁厚、直径等参数,得到了钢管受冲击破坏的3种不同形态;张荣等[3-4]通过开展14组钢管侧向冲击试验,研究了冲击高度、钢管长径比、锤头形状对圆钢管抗冲击性能的影响;王宇等[5]利用落锤冲击试验,研究了钢管混凝土组合结构在两次侧向冲击作用下的抗冲击性能,得出钢-混凝土组合作用可使得钢管混凝土结构在两次冲击荷载作用下具有更小的整体弯曲和凹陷变形以及更高的吸能能力的结论;……
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