挡土墙地震土压力的拟动力分析

基于均匀土层剪切梁理论建立了边坡水平地震动力运动方程,得到了边坡坡后土体的水平位移和加速度响应。将水平加速度应用到挡土墙地震土压力拟动力分析中,对坡体刚性假定和加速度沿坡高恒定的不足进行了改进,推导出主动、被动土压力的计算公式。结合实际工程分析了墙后填土面倾角、填土内摩擦角、挡墙与填土界面摩擦角对于总土压力大小的影响,并与传统的拟静力法和拟动力法进行了比较,结果表明:地震土压力随着时间呈一种类似正弦或者余弦状波动;随着墙后填土面倾角增大挡土墙地震总主、被土压力的也呈逐渐上升趋势;随填土内摩擦角、以及挡土墙与填土界面摩擦角的增大挡土墙地震总主动土压力逐渐减小,而被动土压力则随之增大;传统的计算方法由于计算值偏小而不安全。     

临近岩质边坡挡土墙主动土压力分析

以临近稳定岩质边坡的刚性挡土墙为研究对象,在平移模式下,假定极限平衡状态下墙后有限无黏性填土中形成圆弧形土拱,考虑水平土层间剪应力的影响,修正水平层分析法,得到非线性分布的主动土压力表达式。据此探讨墙背和坡面倾角及其与填土间摩擦角等参数对主动土压力的影响。计算结果表明,此时主动土压力沿墙高一般为非线性分布,其合力作用点的位置有可能高于或低于墙高的下三分点。而且在某些特殊情况下,主动土压力合力大小有可能大于库仑土压力理论计算值。     

考虑地震时程的加筋土挡土墙动力分析

针对我国加筋土挡土墙设计中对于地震时程对加筋土挡墙的动力响应认识模糊的问题,基于有限差分数值分析软件FLAC,对一座高6m的土工格栅加筋土挡土墙进行了数值模拟,填土采用莫尔-库伦本构模型,土工格栅采用FLAC软件自带的Cable单元模拟,数值分析模型采用加拿大皇家军事学院的加筋土挡土墙振动台试验进行了验证,模拟分析时考虑了地震持续时间、地震波和地震峰值加速度的影响。数值计算结果对比了我国现行《公路加筋土工程设计规范》和美国FHWA设计规范的计算结果,研究表明：加筋挡土墙的土工格栅拉力和面板侧向位移随着地震持续时间的增加而增大,地震时程对加筋土挡土墙的受力和变形有较大的影响。地震加速度沿挡土墙高度有明显的放大效应,随着挡土墙高度增加,水平加速度的放大倍数逐渐增大。对于高度比较大的加筋挡土墙,传统的拟静力设计法采用单一地震系数的做法还有欠合理性,地震时程的影响应该在设计中得到充分重视。     

填土加筋对悬臂式挡墙地震响应影响的模型试验研究EI北大核心CSCD

为探讨墙后填土加筋对悬臂式挡墙抗震性能的改善效果,开展了缩尺比1∶4的悬臂式挡墙及墙后填土加筋的振动台模型试验。采用小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g的简谐波激励模型结构,获得加速度、位移、土压力等响应量,分析了填土加筋对模型自振频率和阻尼比的影响,对比加速度放大系数、振动位移、墙-土相互作用等地震响应差异,讨论了填土加筋的减震效应随加载幅值变化特征。试验表明:填土加筋可提高墙-土体系的整体性、减小振动伤损,自振频率和阻尼比在历经振动后的变化幅度相对未加筋模型更小;加筋措施可使小震和中震下墙体惯性力与地震土压力产生明显相位错峰,大幅降低不利位移状态时墙体承受的地震土压力,但大震下墙体水平位移小于填土,墙-土挤压作用显著,减震效应发挥欠充分。     

地震作用下土钉支护边坡稳定性计算方法

考虑土钉对土质边坡稳定性影响的情况下,根据土体边坡滑动面的破坏模式,拟静力法,建立了地震作用下土钉支护边坡稳定性模型,推导了边坡滑移面圆心位置与稳定系数之间的函数关系.在水平地震作用下,竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理,从而使地震惯性力与实际值有误差,抗滑力矩偏小,因此采用竖向条分和水平条分结合的方法对土钉支护边坡地震稳定性分析方法进行了改进.利用遗传算法对最危险滑移面的圆心进行动态搜索,并且避免了在圆弧搜索中陷入局部最小值的缺点.采用面向对象程序设计语言VC++编制了程序,实现了上钉支护边坡稳定最小安全系数的自动寻优.最后结合具体工程实例进行了验算,结果表明这种计算方法对土质较均匀的黄土地区是适用的.     

抛物线型破裂面土钉墙内部稳定性分析

提出了一种新的深基坑土钉支护结构内部稳定性分析方法,该法根据现场观测结果,假定土钉墙潜在滑裂面形状为抛物推导出了稳定性安全系数Ｆｓ的计算式。     

刚性挡土墙粘性填土被动土压力简化计算

利用水平条分法计算刚性挡土墙粘性填土的被动土压力，得到了刚性挡土墙粘性填土时被动土压力的非线性分布表达式且计算模型满足切应力互等定理。根据摩尔-库仑准则得到侧压力系数的计算公式，并且得到了被动土压力合力的简便公式。通过两种计算模型讨论了土条带间切应力增量对被动土压力影响。将计算结果与现有经典理论进行对比分析，结果表明:当挡土墙墙背光滑且无均布荷载时该文计算公式退化为Rankine公式，当填土为无粘性土时，该文方法所得结果与考虑土拱效应的经典文献结论趋于一致，并且与现有的试验结论保持一致。     

柔性加固失稳重力式挡土墙的动静力稳定性分析

针对地震区重力式挡土墙地震后多数出现不稳定的现象和由于挡土墙工作条件改变产生失稳的事故,采用框架预应力锚杆柔性加固技术对失稳重力式挡土墙进行加固是一种非常有效的加固方法;但是,由于该加固方法系作者首先提出并在工程中使用,其稳定性分析方法,特别是地震动力稳定性分析方法是迫切需要解决问题。该文以极限平衡理论为基础,对柔性加固后重力式挡土墙进行整体静力稳定性分析,推导出挡土墙的抗倾覆稳定性和抗滑移稳定性计算公式;通过分析给出了地震动力计算模型,分析了地震动力作用,采用振型分解法给出地震动力作用下地震作用和锚杆拉力计算公式,并采用极限平衡法给出动力稳定性计算公式。     

利用重力式挡土墙的卸荷台提高挡土墙的抗倾覆稳定性

本文根据库仑土压力理论,讨论了对提高挡土墙抗倾覆稳定性时卸荷台的合理设置及挡土墙稳定安全系数最大时卸荷台的最佳位置。     

有无填充墙板的穿斗式木结构房屋振动台试验及对比分析

通过对不设置填充墙板与设置填充墙板的穿斗式木结构房屋进行模拟地震振动台试验,研究了穿斗式木结构的抗震性能,并对比分析了两模型结构的动力特性,及其在不同峰值加速度地震作用下的加速度放大系数、位移及最大层间位移角等动力响应。研究结果表明:两模型X向加速度动力放大系数在0.63～1.2,Y向加速度动力放大系数在0.51～0.97,说明模型榫卯挤压摩擦的耗能减震效果明显。不设置填充墙板的模型结构自振频率低、位移响应较大,扭转效应明显;设置填充墙板的模型抗侧刚度明显增大,结构自振频率增大,同时在地震激励下相对位移和层间位移角减小。两模型主体结构在大震作用下均无明显损坏,且设置填充墙板的木结构房屋具有更大的承载力和抗倒塌能力。     

滑动型三维隔震装置双向加载试验及力学性能相关性分析

介绍一种滑动型三维隔震装置,提出考虑参数影响性的滞回模型,并给出装置承载变形相关性公式。对滑动型三维隔震模型装置进行双向加载试验,得到不同加载工况下装置的滞回性能,并与单向加载试验结果进行对比分析。试验结果表明:滑动型三维隔震装置实现了竖向与水平向性能的解耦,双向加载结果与单向加载结果接近,可实现良好的耗能效果。进一步探究装置摩擦因数及倾斜角度对竖向力学性能的影响,采用ABAQUS建立滑动型三维隔震装置有限元模型,分析不同角度及摩擦因数组合条件下装置的竖向力学性能变化趋势,并给出装置合理倾斜角度的设计范围公式,以期为滑动型三维隔震装置在实际工程中的设计及应用提供参考。     

土钉支护稳定性的机会约束规划方法

土钉支护稳定性所采用的极限平衡理论分析方法是根据"确定性"的土体、土钉强度参数搜索其潜在的滑动破坏面、计算稳定系数及其安全状态,但由于计算参数的随机性及其强度参数不能满足约束条件的随机性,使得稳定计算的可靠程度大为降低。因此采用机会约束规划理论(CCP)在应用概率理论控制其计算参数随机性的基础上,附加强度参数是否满足约束条件的随机性来分析土钉支护的可靠性,进而实现对土钉支护安全状态的判断。应用一工程实例来实现上述分析思想的安全判断结果。     

Mode II stress intensity factors for central slant cracks with frictional surfaces in uniaxially compressed plates

The effect of crack surface friction on mode II stress intensity factor (SIF) of a central slant crack in a plate uniformly loaded in uniaxial compression is quantified. A previously developed two-dimensional finite element analysis was utilised after its modification to accommodate the friction between the crack surfaces. The plane strain state was assumed. A new numerical technique was devised to avoid the iteration procedures, which had to be employed due to the existence of frictional forces.

The crack inclination angle varied between zero and 75° measured from the horizontal direction. The coefficient of friction of the crack surfaces changed from zero to 1. In case of relatively sliding crack surfaces, mode II SIF existed. As is well known, the resulting mode II SIF decreased with increasing the coefficient of friction of the crack surfaces. Further, mode II SIF increased with increasing crack line inclination angle and then decreased after reaching a maximum value. The angle corresponding to that maximum SIF increased as the coefficient of friction of the crack surfaces increased.     

滑移式危岩体爆破振动动力稳定性研究

为了研究爆破振动作用下滑移式危岩体的动力稳定性,以白岩山隧道工程的爆破振动信号为基础,提出滑移式危岩体爆破振动加速度以及受爆破振动作用影响的危岩体稳定性安全系数计算方法。根据现场危岩区调查结果,基于时程分析法并通过Matlab计算,得到危岩体爆破振动加速度和危岩体稳定性安全系数时程曲线。结果表明:综合考虑爆破地震波传播过程中的衰减、危岩区频率特性、危岩尺寸以及时间效应等因素的影响,得出的加速度时程曲线和实测的数据基本吻合,计算出的稳定性安全系数符合工程实际,可为类似工程区危岩体稳定安全提供一定的参考。     

Experimental analysis of the friction coefficient effect of the zinc‐lamella coated fasteners on bolt preload and tightening moment

Basic parameters of the bolt‐nut joints, which are ones of the most important elements of assembly processes, are the torque, bolt preload and friction coefficients between bolt and nut interfaces. In bolted joints tightened with torque and angle‐controlled method, friction coefficients of the fasteners are highly significant because they affect final torque and bolt preload values directly, creating a large uncertainty in regard to meet the minimum requirements on preloads considering the safety of joints and further systems, in case of this study, the vehicles being assembled. Also, the range of the lower and upper limits of friction coefficients of the coated fasteners affect process quality considerably in bolted joints tightened with torque and angle‐controlled technique. In this study, the effect of the friction coefficients on the bolt preload and final torque values in the vehicle chassis joints, which are created using torque and angle‐controlled tightening, were investigated experimentally. Therefore, bolt specimens which have both low and high friction coefficients, were tightened by the torque and angle‐controlled tightening method especially using high angle torque parameters on the vehicle chassis test bench. The torque and preload values obtained have been compared to each other and correlated in terms of the friction coefficients occurred.     

倾斜场地中逆断层错动对上覆土体影响的模型试验研究

基于设计的断层错动装置和PIV技术,研究了倾斜场地条件下逆断层错动导致上覆土体破裂的过程,重点分析了场地倾斜对破裂带的扩展规律、土体变形和地表变形等的影响。研究结果表明:随着场地倾斜程度增大,破裂带露头时的基岩错动位移也随之增大;不同倾斜场地的破裂带露头倾角均与Rankine理论预测结果更为一致,而Roscoe理论和Vermeer理论的预测结果均有较大误差;断层错动过程中上盘土体应变（剪应变、正应变和等效应变）均大于下盘土体;随着地表倾斜程度增加,露头时刻地表位移和地表位移梯度均随之增大;同时,结合现场实测数据,对建构筑物与断层的避让距离的研究表明:相较于下盘,上盘地表建构筑物的断层避让距离应更大;而随着场地倾角由正变为负,上盘地表建构筑物的避让距离还应增大。     

考虑合力作用点位置的主动土压力计算

从滑动土体整体静力平衡方程出发,推导了坡面起伏,且有不均匀超载,墙背倾斜,黏性填土等一般情况下的主动土压力泛函极值的等周模型。在此基础上,引入拉格朗日乘子,将主动土压力问题转化为确定含有两个函数自变量的泛函极值问题。依据泛函取极值时必须满足的欧拉方程,得到了对数螺旋线的滑裂面函数和沿滑裂面分布的法向应力函数。结合边界条件和横截条件,主动土压力泛函极值问题进一步转化为以两个拉格朗日常数为未知量的函数优化问题。通过算例表明,对于一般土体,在作用点位置系数下界限处,主动土压力最小,滑裂面为平面;随着作用点位置的上移,主动土压力呈非线性增长,相应滑裂面为对数螺旋面,在作用点位置系数上界限处,主动土压力达到最大。在作用点位置系数上下界限处所对应的主动土压力构成的数值范围,包含了各种挡墙变位模式下的主动土压力。通过算例对比分析,采用库仑土压力理论进行的抗倾覆设计存在安全系数偏低的缺点,应该根据主动土压力和作用点位置的区间估计来指导设计。     

锥形非固结隔震支座理论模型参数试验研究及其结构地震响应分析

提出了一种适用于低层及多层房屋抗震的锥形非固结隔震支座,建立了该支座在水平剪切、滑动和斜面压剪阶段的力学模型,对10组不同设计参数的支座试件进行了参数试验研究,包括坡度角、橡胶层厚度、加载位移及竖向压应力与支座水平力学性能的相关性,试验结果表明所提出的理论模型与试验结果吻合较好,得到了支座设计参数与耗能影响规律。并进一步给出了锥形非固结隔震结构的高宽比在不同场地的限值,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ类场地的高宽比限值分别为2.3、1.7、1.3和0.5。通过有限元软件探讨其在地震作用下的响应规律,结果表明在不同力学参数下锥形非固结结构的抗震能力均较显著。     

各向异性软黏土基坑抗隆起稳定极限平衡分析

天然黏土表现出明显的强度各向异性,在软黏土地区中的基坑抗隆起分析时有必要考虑土体各向异性的影响。针对桩墙式支护基坑绕下道支撑的圆弧滑动抗隆起稳定模式,采用基于空心圆柱仪（HCA）杭州原状软黏土试验结果的土体强度各向异性不排水强度公式,根据极限平衡法推导得到坑底抗隆起稳定分析公式。结合算例,讨论了土体强度各向异性、挡墙入土深度、最下道支撑和坑底间的距离等因素对坑底抗隆起稳定的影响,比较了该文方法与传统方法结果的差别,指出不考虑土体强度各向异性的软黏土基坑抗隆起分析和基于传统Casagrande各向异性公式的抗隆起分析都将高估杭州软黏土基坑的抗隆起稳定性。最后采用该方法分析杭州某失稳基坑实例,通过与已有方法结果的对比,验证了该文方法的合理性。     

斜向三维隔震支座的非线性力学性能试验及数值模拟研究

该文针对三维隔震结构较高竖向承载力和减震效果的需求,基于铅芯橡胶支座提出了斜向三维隔震支座,并基于铅芯橡胶支座的非线性力学本构模型,建立了考虑压缩应力及刚度衰减影响的三维隔震支座非线性竖向刚度计算模型。进行了倾斜角度分别为12°和15°的三维隔震支座模型力学性能试验,试验结果得到了该三维隔震支座滞回模型呈现出加载和卸载非平行特征,竖向刚度呈现非线性变化,以及角度和竖向位移对力学性能的影响规律。进一步对理论与试验结果进行对比分析,三维隔震支座的试验结果与理论计算值吻合。最后利用通用有限元软件建立不同倾斜角度的三维隔震支座数值分析模型,基于计算理论、静力试验及数值仿真结果分析了摩擦系数、剪应变、倾斜角度对三维隔震支座非线性竖向刚度的影响。