L型加筋土挡墙地震动力响应理论分析.pdf
《L型加筋土挡墙地震动力响应理论分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《L型加筋土挡墙地震动力响应理论分析.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 卷 第 期 年 月自 然 灾 害 学 报 .收稿日期:修回日期:基金项目:国家自然科学基金重大项目()国家自然科学基金项目()作者简介:彭 涛()男教授级高工主要从事工程勘察、地质环境、地基处理及地质灾害防治研究:.通讯作者:张晓曦()男工程师博士主要从事岩土工程防灾研究:.文章编号:()./.型加筋土挡墙地震动力响应理论分析彭 涛张晓曦柯 灵任东兴何思明(.中冶成都勘察研究总院有限公司四川 成都 .中国科学院、成都山地灾害与环境研究所四川 成都)摘 要:将 型挡墙与加筋土 种柔性支挡结构相结合充分利用其良好的抗震性能可用于地震多发区和高烈度区的支挡工程中 研究地震荷载作用下 型加筋土挡墙
2、的破坏机制与动力响应问题根据第二、第三滑裂面产生条件提出踵板长度临界系数 以界定长踵板式和短踵板式 种破坏模式 假设填土滑裂面为直线应用极限分析上限定理采用 破坏准则分别建立 种破坏模式下 型加筋土挡墙临界状态方程推导其地震屈服加速度系数 根据极值原理给出最优解得到临界屈服加速度系数及其对应的填土滑裂面倾角分析破坏模式与临界屈服加速度系数受几何参数、物理力学参数和加筋作用的影响 通过算例分析可知:加筋作用可有效地提高 型挡墙的抗震能力改变其破坏模式当设计筋材拉伸强度较大时 型加筋土挡墙只发生长踵板式破坏关键词:加筋土 型挡土墙临界屈服加速度破坏机制上限定理中图分类号:文献标识码:(.):.()
3、.第 期彭 涛等:型加筋土挡墙地震动力响应理论分析:引言 型挡土墙与加筋土属于柔性结构具有良好的抗震性能常用于地震多发区和高烈度区的支挡和支护工程中 型挡土墙将墙体重量和踵板上填土重量相结合共同抵抗填土推力作用 当填土推力较大时通常采用延长踵板长度从而增加踵板上填土体积提升挡土墙稳定性 加筋土是通过在土工结构物中铺设或打入土工合成材料、钢筋等筋材以减轻土压力、增加边坡稳定性 将加筋土结构应用于 型挡土墙中充分利用各自优点可减小墙后的土压力提高挡土墙稳定性或在安全系数不变的条件下可减小踵板设计长度从而减少踵板上填土体积提高经济指标 型挡土墙的设计计算通常视墙体和踵板上填土为挡墙部分土压力作用于通
4、过踵板端部的竖直方向的假想墙背采用该计算模型 等分别应用 和 土压力理论分析 型挡土墙静力稳定性问题推导了坡顶荷载作用下主动和被动土压力系数 等考虑墙体惯性力作用根据 法提出倒 型挡土墙动土压力计算方法采用离心机试验验证了该计算模型高估了踵板上填土重量计算的稳定性偏高 对于短踵板式 型挡土墙通常将踵板端部和立臂顶部间的连线作为假想墙背采用该计算模型梁波等采用 土压力理论考虑水平冻胀力的影响提出多年冻土区 型支挡结构的土压力计算方法 根据 土压力理论或滑移线场理论可知填土在自重作用下两滑裂面间的夹角严格等于 假想墙背取填土第二滑裂面与竖直方向的夹角为/应用该理论 等提出了考虑地震水平加速度的 应
5、力圆分析法即拟静力应力塑性法()用于计算 型挡土墙地震主动土压力 等应用极限平衡理论建立地震荷载作用下短踵板式 型挡土墙临界状态方程计算地震土压力系数与第二滑裂面位置 事实上 型挡土墙滑裂面位置是与填土的物理力学参数、几何参数、加筋作用和地震外荷载等相关的变化量戴自航等利用非线性有限元分析软件 对基底摩擦系数折减揭示了符合坦墙条件的 型挡土墙后填土中第一和第二滑裂面的位置对不严格符合坦墙条件的 型挡土墙其填土中可能出现第三滑裂面 蒋良潍等基于拟静力法原理和地震角旋转提出了地震工况下挡土墙的陡/坦墙判据及第二滑裂面倾角计算公式 何思明等从能量的角度出发采用极限分析上限定理研究了坦墙第二滑裂面位置
6、及重力式挡土墙地震稳定性问题 张晓曦等提出了 型挡土墙长踵板式和短踵板式 种破坏模式通过判据第三滑裂面是否出现界定了 种破坏模式的临界条件加筋土属于柔性结构允许产生较大变形其良好的韧性可抵抗较大的地震水平惯性力作用 等提出 型加筋土挡土墙结构在考虑地基承载力的基础上通过一系列平面应变模型试验研究了 型挡土墙和加筋土 型挡土墙的失稳模式和地震动力特性论证了该组合结构具有良好的抗震性能 本文应用极限分析运动学原理建立地震临界屈服加速度系数表达式研究地震荷载作用下 型加筋土挡墙的破坏模式与地震稳定性问题分析筋材拉伸强度对 种破坏模式、滑裂面倾角和地震临界屈服加速度系数的影响 型加筋土挡墙破坏模式 型
7、加筋土挡墙破坏模式根据判识是否出现第三滑裂面将其定义为长踵板式和短踵板式如图 所示 当踵板较长时填土破坏出现 个滑裂面即第一滑裂面 和第二滑裂面 楔形滑块 将从填土顶面 点剪出此时 如图()所示 为长、短踵板的临界条件 根据滑移线场理论可知长踵板式 型挡土墙在自重荷载作用下 /根据土体运动相融性原则对于短踵板 型加筋土挡墙在分析计算中做如下假设:满足平面应变假设填土为各向均匀、同性和干燥的无黏性土遵守 破坏准则服从相关流动法则短踵板破坏模式满足土体运动相融性原则自 然 灾 害 学 报第 卷图 型加筋土挡墙破坏机制.长踵板式破坏地震稳定性分析图 长踵板式 型加筋土挡墙计算简图.地震荷载作用下长踵
8、板式 型加筋土挡墙计算模型如图 所示 抗滑部分包括 型挡墙墙体和填土重量加筋土筋材拉伸作用滑动部分包括填土 和作用于墙体、填土上的水平地震力 滑动土楔沿着 面滑动挤压墙体筋材在 面发生剪切作用 水平地震力采用拟静力法考虑为水平地震加速度系数 型挡墙墙体和填土 重量为 所受水平地震力为 滑动土楔 重量为 所受水平地震力为 滑裂面 和 与竖直平面的夹角分别为 和 极限分析上限定理采用外功率与内能耗散的关系判识岩土体的稳定性当内能耗散大于外功率时即时挡墙稳定当时挡墙失稳破坏当时挡墙处于临界状态可以表示为 ()式中:为土楔 所受的外功率 为墙体和填土 的外功率为筋材拉伸在滑裂面 上的外功率为内能耗散对
9、于砂性土该值为 滑动土楔 所受外功率由自重 和水平地震力 提供采用拟静力法考虑水平地震力将地震惯性力作用于滑动土楔重心位置 则滑动土楔 所受的外功率表达式为()()()式中:为填土的内摩擦角为滑动土楔 的绝对速度墙体和抗滑土楔 所受外功率表达式为 ()式中:为挡墙踵板与地基土体间的摩擦角为墙体和抗滑土楔 的绝对速度加筋土筋材拉伸所作外功率可分为基于传统塑性理论上限法和基于广义塑性理论上限法 李秀娟等将 种极限分析上限法用于加筋土结构稳定性分析并与离心机模型试验进行对比发现 种方法计算结果相近计算结果可靠基于传统塑性理论上限法应用更为简单提出基于传统塑性理论的筋材拉伸所作外功率计算方法假设筋材的
10、破坏形式为拉伸破坏外功率为筋材拉力在滑动层内所做的功 筋材加固作用在第二滑裂面 上发挥作用筋材加固所作外功率可以表示为()()()第 期彭 涛等:型加筋土挡墙地震动力响应理论分析式中:为滑裂面 的长度为滑动土楔 与墙体和抗滑土楔 在滑裂面 上的相对速度为单位截面上筋材拉伸强度对于均匀分布的筋材可表示为/()()式中:为筋材拉伸强度 为筋材层间距 为加筋层数地震荷载作用下长踵板式 型加筋土挡墙速度相容场根据速度相容场可绘制速度矢量三角形如图 所示 根据正弦定理可知速度关系表达式为()()()()()式中:为楔形体 和楔形体 之间的相对速度将式()式()代入到式()中推导出地震水平加速度系数 表达
11、式为 ()()()()式中:和 可根据 型挡土墙的几何尺寸和材料重度计算得到可根据筋材设计和筋材拉伸强度得到将式()代入式()中可约掉 因此式()是与填土滑裂面倾角 和 相关的函数可通过数学迭代方法或最优化理论求得极值给出最优解此时 即为临界屈服加速度系数 图 长踵板式 型加筋土挡墙.短踵板式破坏地震稳定性分析当踵板较短时 型加筋土挡墙出现第三滑裂面 此时滑动土楔分为两部分即 和 抗滑部分为挡墙墙体、填土 和加筋土结构挡墙墙体和填土 所受外功率为重力和水平地震力分别为 和 滑动土楔 所受外功率为重力和水平地震力分别为 和 滑动土楔 所受外功率为 重力和水平地震力分别为和 如图 所示 根据土体运
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 型加筋土 挡墙 地震 动力 响应 理论 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。