土石流巨石撞击拦砂结构之力学理论与分析方法.ppt
上传人:天马****23 上传时间:2024-09-11 格式:PPT 页数:16 大小:4.6MB 金币:10 举报 版权申诉
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綱要土石流攔阻結構之設計與分析,須考慮:土石流體的平均推力巨石衝擊力設計以彈性碰撞理論所計算之瞬時最大作用力,視為作用於攔阻壩體之(靜態)作用力。緩衝材料對於衝擊力之消能影響。歸納彈性碰撞定律於巨石撞擊問題上之基本應用公式。由巨石撞擊引起之破壞模式建立準靜力(quasi-staticforce)觀念,並提出與瞬時最大碰撞力之間的函數關係,且建立其適用性之假設。利用簡單運動學公式,進行緩衝設施對數種碰撞參數之計算方式的影響。最後,以一假設之攔阻結構進行分析,供進行土石流攔阻結構分析與設計參考。古典彈性碰撞理論(HertzLaw)考慮壩體撓曲勁度之修正公式:HerztLaw所探討為撞擊局部區域內之力學行為,並未對結構整體之反應進行描述。倘若施加於壩體之外力作用時間夠長,應足以讓壩體整體產生變形,換言之,壩體受力作用期間之最臨界狀態,便是產生最大結構變形應變能的瞬間。理論回顧及公式推演考慮緩衝設施之力學考量:緩衝設施設立之用意:增加作用力歷時,以降低最大作用力之大小。利用緩衝設施之變形,吸收部份衝擊球體之動能,減少受撞結構體之淨變位量。提供撞擊力更大之作用分佈面積,使撞擊應力值降低,避免撞擊處於強大應力作用下,發生結構體局部破裂、截斷等動態破壞力學現象之可能性。考慮緩衝設施之力學考量理論回顧及公式推演考慮緩衝設施之力學考量赫茲定律描述巨石撞擊,是為合理評估碰撞過程中可能產生的巨大瞬間力量。緩衝體的存在能消弭瞬間巨力集中於小區域。最簡易的結構體分析,便是直接以能量觀點來轉換巨石動能給予結構體之應變能,在了解其最大位移量後,藉此定義出碰撞過程中之準靜力作用力(quasi-staticforce)大小。此定義可直接納入傳統靜力分析方式中。考慮一球型礫石撞擊混凝土攔砂結構體:由於攔砂壩體積與質量並非無窮大,本文所推導考慮壩體勁度之修正碰撞公式顯示,碰撞力之大小會因壩體有限值之撓曲勁度與質量而減少。柔軟材質可大幅降低碰撞力,但代價為碰撞變形須反比增加。以橡膠輪胎填充現地砂石所構成之緩衝設施,可提供足夠變形空間,同時可增加碰撞力分散面積。準靜力分析方法不僅計算過程簡單,且相較於經撓度修正後的碰撞公式值P0而言,提供相對保守之計算值。建議以準靜力計算方式推廣成為現階段防砂壩受巨石撞擊力之設計計算方式。ThankYou!