[發明專利]一種基于能級適配的柔性防護網系統靜力加載系數設計法

有效

• 申請號: 202110173595.0
• 申請日: 2021-02-06
• 公開（公告）號: CN112883612B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發明（設計）人: 趙雷;廖林緒;余志祥;許滸;齊欣;張麗君;駱麗茹;金云濤
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 北京大地智谷知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11957
• 代理人: 周文謙

本發明公開了一種基于能級適配的柔性防護網系統靜力加載系數設計法。該方法包括以下幾個關鍵步驟：確定落石被動柔性防護網系統的沖擊力分布模式；建立計算模型；施加初始沖擊力；設置加載系數；進行靜力非線性計算；判斷落石被動柔性防護網系統內能達到防護能級；進行落石被動柔性防護網系統構件的內力驗算；進行落石被動柔性防護網系統的構造設計。本發明所述靜力加載系數設計法大幅降低了落石被動柔性防護系統的設計難度，可代替復雜的動力計算作為工程設計方法。

技術領域

本發明涉及一種基于能級適配的柔性防護網系統靜力加載系數設計法，屬于邊坡地質災害防護領域。

背景技術

落石災害是土木工程領域所面臨的最為嚴重的坡面地質災害之一。落石被動柔性防護系統因其防護能級高、安裝便捷、環保性能好等優勢已在崩塌落石災害的防治中獲得大量應用，并取得了顯著成效。由于落石被動柔性防護系統在遭受落石沖擊過程中具有高度幾何非線性、材料非線性、接觸非線性以及沖擊大變形的特征，理論計算分析難度大，工程應用上主要采用足尺沖擊試驗對系統的性能進行檢驗，但是成本高、周期長，且未能結合具體工點特征進行單獨設計，這對落石被動柔性防護系統工程應用的可靠性造成隱患。數值計算雖然能夠一定程度上克服足尺沖擊試驗的上述不足，但現有技術中，相關科研人員往往采用建模難度大、理論基礎要求高的顯式動力方法進行計算分析，具有較大的使用門檻，普及難度大，不能普遍適用于廣大的一線工程設計人員。因此，亟需一種廣大一線工程設計人員能快速掌握的可靠的、簡化的工程設計方法，提高落石被動柔性防護網系統工程應用的可靠性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于能級適配的柔性防護網系統靜力加載系數設計法，主要解決廣大的一線工程設計人員尚無適用的工程設計方法的難題，提高落石被動柔性防護網系統工程應用的可靠性。

本發明的上述目的通過如下技術方案來實現，包括如下步驟：

一種基于能級適配的柔性防護網系統靜力加載系數設計法，包括如下步驟：

步驟一：確定落石被動柔性防護網系統的沖擊力分布模式

根據落石被動柔性防護網系統的防護能級E_d確定沖擊力分布范圍；

根據落石被動柔性防護網系統的防護能級E_d確定沖擊力分布范圍內沖擊力分布模式，即沖擊力在分布范圍內不同位置的相對大小；

步驟二：建立計算模型

建立落石被動柔性防護網系統整體計算模型，定義柔性防護網系統的材料參數、截面尺寸和邊界條件；

步驟三：在計算模型中施加落石沖擊力并進行靜力非線性計算

根據沖擊力分布模式，在計算模型中施加初始沖擊力F；

定義加載系數λ；

對落石被動柔性防護網系統模型施加F×λ荷載，并進行荷載作用下的靜力非線性計算；

監測不同荷載步條件下落石被動柔性防護網系統的應變能E_s，當E_s≥E_d時，落石沖擊荷載施加完成；

步驟四：進行落石被動柔性防護網系統構件的內力驗算

提取各部件的峰值內力，進行構件驗算，當未能滿足要求時，進行系統配置調整；

步驟五：進行落石被動柔性防護網系統的構造設計。

進一步地，根據防護能級Ed，確定整體沖擊試驗所要求的落錘特征尺寸L。