[发明专利]一种柔性环形防护网顶破力-拉伸位移全曲线计算方法

说明书

本发明提供一种柔性环形防护网顶破力‑拉伸位移全曲线计算方法，包括：根据防护需求，明确防护网防护宽度、长度、圆环直径、网环缠绕圈数；计算顶破端与环形网的面积比、环形网的长宽比、防护网圆环间空隙与圆环直径之比和一排的圆环数量；计算网片达到临界破坏时，钢丝的伸长量与圆环直径之比和拉伸后的圆环间空隙与圆环直径之比；计算相关系数；通过多参数归一化拟合公式，得到顶破力—拉伸位移曲线。本发明考虑钢丝缠绕圈数、圆环直径、顶破端与环形网的面积比以及环形网长宽比等影响开展参数分析，提出了环形网片顶破力—拉伸位移的解析计算方法，可为柔性环形防护网的实际单元设计提供理论指导。

技术领域

本发明涉及一种柔性环形防护网顶破力-拉伸位移全曲线计算方法，属于地质灾害防护工程领域。

背景技术

柔性防护网是由钢丝绳、钢丝等具有较高抗拉强度的金属材料，通过缠绕、编制等工艺手段而成的具有一定刚度的结构物,在施工防坠落、高楼防坠物、公路沿线防坠物、山区落石防护等许多工程防护领域中广泛使用。常见的柔性防护网有：菱形网、双绞六边形网、G.T.S网、环形网等，其中环形柔性防护网是金属柔性防护网中应用最为广泛，也是最重要的一种形式。柔性环形防护网通常由多个圆环相互套结而成，遭受冲击作用时，一方面，依靠网环大变形使冲击荷载作用持续时间延长了4-8倍，冲击力降幅达50％以上；另一方面，环形网在工作中将力传递给柔性防护系统中的其他支撑构件，实现系统协同工作,有效降低了钢柱和钢丝绳的内力，提高了系统整体的工作性能，并能承受落石的累计多次冲击。在实际工程中，柔性环形防护网长时间承受平面外荷载，其破坏也主要由平面外的顶破所引起，但现有研究主要集中于柔性环形防护网平面内的静态拉伸和防护网能量的耗散，没有柔性环形防护网的平面外顶破分析，对于柔性环形防护网的顶破力还没有一个合理有效的计算方法，无法明确环形网的所受能承受的顶破力与所对应的极限拉伸位移，从而无法有效的指导环形网的实际单元设计。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术中的不足，以环形网平面外的顶破力-拉伸位移曲线为拟合数据进行多参数曲线归一化拟合，得到柔性环形防护网顶破力计算方法，并使用此方法对环形网平面外受力特征进行计算分析，能够解决环形网顶破力-拉伸位移曲线计算问题，为环形网的实际单元设计提供理论指导。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现，包括如下步骤：

一种柔性环形防护网顶破力-拉伸位移全曲线计算方法，包括如下步骤：

步骤一：根据防护需求，明确柔性环形防护网防护宽度B、长度H、圆环直径D、网环缠绕圈数N。

步骤二：计算和环形网的长宽比λ：

步骤三：令顶破端的面积为A_S1，环形网的面积为A_S2，计算顶破端与环形网的面积比μ：

步骤四：横、纵两个方向任意两圆环间均存在空隙d，计算柔性环形防护网圆环间空隙与圆环直径之比α：

步骤五：根据步骤一、步骤四中柔性环形防护网防护宽度B、圆环直径D及柔性环形防护网圆环间空隙与圆环直径之比α计算一排的圆环数量m：

步骤六：网片达到临界破坏时，圆环从圆形转化为正方形，令钢丝的伸长量为l计算钢丝伸长量与圆环直径之比β：

步骤七：网片达到临界破坏时，圆环间空隙得到拉伸，令拉伸后的圆环间空隙为d′，计算拉伸后的圆环间空隙与圆环直径之比γ：

步骤八：环形网达到临界破坏状态时，极限拉伸位移OA、短边半边长OC和拉伸后的网片坡长AC在空间上形成直角三角形，计算拉伸后的网片坡长AC在空间上长度：