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DOI:10. 7672/sgjs2014170046
施工技术
CONSTRUCTION TECHNOLOGY
2014年9月上第43卷第17期
落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构的动力系数研究
刘成清，陈驰
（西南交通大学土木工程学院，四川成都610031）
［摘要】以钢筋混凝土棚洞为原型，通过ANSYS/LS-DYNA有限元分析软件，考虑在不同能量的落石冲击不同位置的情况下，分析了钢筋混凝土棚洞的动静力响应及其冲击动力系数，得到了弹塑性状态下棚洞冲击动力系数的变化规律。据此，棚润结构的动力冲击设计可转化为落右的静力荷载作用下的设计，即通过钢筋混凝土棚润结构在落石静力荷载作用下的最大响应乘以考虑了能量因素的冲击动力系数可以确定落石冲击作用下钢筋混凝土棚洞结构最大动力响应。
[关键词]落石；棚洞；动力响应；冲击动力系数；有限元分析
【中图分类号】U417
【文献标识码］A
【文章编号］1002-8498（201417-0046-03
Study ontheDynamic Coefficient of Rock Shed UnderRock-fallImpact
Liu Chengqing，Chen Chi
(School of Civil Engineering,Southarest Jiaotong Uninersity,Chengdu,Sichuan610031,China)
Abstract: By using finite element software ANSYS/LS-DYNA, the dynamic response, dynamic impact coefficient and its trend during elastic-plastic state are analyzed. The dynamic impact design of rock shed can be transformed into rock-fall static design.The maximum dynamic response can be determined by the aiaoaeeanoes energy factor.
Key words :rock-fall; rock shed; dynamic response; dynamic impact coefficient;finite element analysis
0引言
近年来，很多学者对滚右对棚洞的冲击响应做了许多研究[1-3]。在国内学者中，何思明等[4]研究了滚石冲击碰撞系数以及冲击力的计算：王东坡等5]研究了滚石冲击下棚洞钢筋混凝土板的动力响应：杨璐等6]研究了滚石对棚洞结构的冲击动力响应。
然而，上述研究中并没有给出动力与静力响应之间的关系。对于落石冲击钢筋混凝土棚洞的动力与静力响应关系，可以通过冲击动力系数来衡量。冲击动力系数可表示为：
Rpm ksi Rsmns
(1)
式中：k为冲击动力系数；Rpm和Rsm分别为最大动力响应和最大静力响应，可以由位移、应力、应变和反力等响应量计算得到，但由不同响应得到的数值
*国家自然科学基金项目（51278428）：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（2682014CX066
[作者简介］刘成清，博士，副教授，E-mail:leqtj@163.com【收稿日期］2013-10-29
不完全相同。
对于榭洞结构来说，最大静力响应较易得到。但是对于最大动力响应，由于冲击过程与落石的位置、形状、质量、速度等因素密切相关，并且冲击时间短、变形大、能量转换复杂。因此细致地研究这些因素的影响会变得相当复杂78」。本文以工程中实际的钢筋混凝土棚洞为模型，采用动力有限元软件ANSYS/LS-DYNA对不同状态下的落石冲击下棚洞的冲击动力系数进行研究，为今后防护棚洞的设计提供可靠的理论依据。
1落石冲击下棚洞响应的数值模拟 1.1问题描述
考察如图1所示实际钢筋混凝土棚洞结构模型，该棚洞的宽度为12m，棚洞全长为28m。棚洞板厚0.5m.砂垫层厚0.4m。落石假定为正方体，边长 0.8m。混凝土强度等级为C30，钢筋强度等级为HRB335。
1.2模型的材料参数
混凝土采用Johnson-Holmquist本构模型[9]，该模型考虑了混凝土在冲击过程中遭受大应变、高应