含地下水的回填砂土重力式岸墙地震残余角位移的拟静力计算

引用液化度指标考虑含地下水的回填砂土地震过程中的超静孔隙水压力对墙体运动的影响,基于Mononobe_Okabe拟静力法修正考虑液化度的动主动土压力,根据静力水压力理论近似计算土颗粒里的动水压力。同时考虑了水平与竖向地震载荷,根据力矩极限平衡确定旋转门槛加速度系数,采用旋转块体方法计算岸墙主动旋转运动下的地震残余角位移。选用一理想的地震运动特征,应用该简单预测位移的方法对一算例进行了推算;并对回填砂土内摩擦角、墙体与土间摩擦角、水平与竖向地震加速度系数、回填土地下水位、墙前自由水位和码头墙宽高比多种参数下     

加筋土挡墙的地震稳定性影响分析

针对地震带区域饱和状态下加筋土挡墙稳定性问题,考虑了竖向向上和向下的地震力、孔隙水压力和土的黏聚力等影响因素,运用拟静力水平条分法研究了以上影响因素对所需加筋拉力总和系数的影响。结果表明：竖向向下地震加速度系数绝对值和孔隙水压力比的大小对所需加筋拉力总和系数具有明显的影响,且变化趋势成正比;与之相反,土的黏聚力与所需加筋拉力总和系数的变化趋势成反比。     

地震条件下折线型墙背挡土墙被动土压力研究

墙背为折线型的挡土墙在地震条件下被动土压力的计算较少有文献报道。在Mononobe-Okabe理论的平面滑裂面假设下,基于拟静力法推导了墙背为折线型挡土墙地震条件下被动土压力的计算公式,同时得到了被动土压力沿墙高的分布。在此公式基础上通过不同算例探讨了填土内摩擦角、折线挡土墙上部墙体和下部墙体倾角、墙体与填土之间摩擦角、水平和竖直方向加速度系数、地震加速度放大系数等因素对折线型挡土墙地震条件下被动土压力系数及其强度分布的影响。最后分析了填土内摩擦角和水平地震加速度系数对折线墙体上部和下部两处滑裂面破裂角的影响。     

饱和砂土的动力渗流变形计算

(一)原文作者用非线性平面有限法,按有效应力原理对饱和砂土进行地震反应分析,同时考虑了动孔隙水压力扩散与消散及残余变形,提出了相应的计算方法与电子计算机程序,并附有算例。这类问题是近年来国际上用有限元法对地震液化进行计算研究的重要课目,本文作了进一步的发展与改进。本方法可计算地震时饱和砂层中任一点的加速度、动剪应力、动剪应变、动孔隙压力消长及土体变形的过程线,可供地基、土坡、堤坝等实际工程抗震设计的应用。     

饱和砂土的动力渗流变形计算

对地震作用下饱和砂土的孔隙压力和残余变形,作者曾根据孔隙水封闭在骨架中的假定提出一个有限单元的计算方法.本文将考虑孔隙水压力的扩散和消散,对饱和砂土同时进行动力渗流和变形计算. 整个计算过程分为地震阶段和震后阶段,每个阶段再划分若干时段.在第一个阶段中,每个时段需要同时进行动力反应分析及静力计算,震后阶段只进行静力计算.动力计算采用非线性等价粘弹性体模式.动力剪切模量和阻尼系数按修正后的哈丁(Hardin)等人的经验公式计算,并考虑动压应力与动剪应力的共同作用.文中建议了一组计算动力作用下残余体积应变和残余剪切应变增量的经验公式.静力计算按皮奥(Biot)固结理论同样的办法处理,并用初应变法把应变增量化为结点力. 作为算例,文末给出了砂层水平振动的计算结果.     

基于土拱效应的非饱和土主动土压力计算方法

基于扩展的非饱和土抗剪强度公式,假定墙后土体小主应力拱为圆弧拱,分别建立了水平微分单元平均竖向应力、层间剪切力与墙体水平反力的关系,进而通过静力平衡方程推导出非饱和土主动土压力计算公式。分析过程中考虑了水平微分单元体层间剪切作用,弥补了传统土拱效应方法中水平微分单元体受力不平衡的不足。与经典方法获得的非饱和土土压力公式相比,该方法考虑了墙后土体主应力偏转现象,所得主动土压力呈非线性分布,能够反映土体的真实应力状态;与传统的考虑土拱效应的土压力解析解相比,该方法较全面地分析了主动土压力影响因素,考虑了非饱和土物理力学性质、地下水位的影响。该结果可为非饱和土土压力研究提供理论依据,对工程设计有一定参考意义。     

水—桩—土—桥墩结构体系的地震反应分析

以双柱式桥墩为研究对象,以基于Morison动水压力公式的附加水质量考虑水体对桥墩的影响,考虑了土体和桥墩混凝土的非线性特征,建立了水—桩—土—桥墩结构体系的地震反应分析模型,分析了地震作用下水体对桥墩的墩顶相对墩底位移、加速度、剪力和弯矩反应的影响及其动水压力影响系数。结果表明:动水压力改变了桥墩的地震反应特性,增大了桥墩顶部相对底部的位移、墩顶绝对加速度和墩底的内力。对于深水桥墩抗震设计计算,考虑动水压力的影响更符合工程实际情况。     

沉管隧道振动台模型地震反应试验研究

为研究沉管隧道在饱和砂土场地中的地震反应规律,以某超长沉管隧道为研究对象,设计了装配式柔性橡胶接头,开展了饱和砂土中的多段式沉管隧道振动台模型试验。沉管隧道模型由3节微粒混凝土管段和两节装配式柔性橡胶接头构成。试验通过孔隙水压力计、加速度计和应变片监测了地基的孔压、结构及其周围土层加速度和结构应变。试验结果表明:中小震时地基土并未液化,大震时模型表层地基土发生液化。地基土液化后,低频地震波对结构影响更大。结构与周围土体的加速度及其傅里叶谱形状吻合较好,结构加速度小于土体加速度,沉管隧道结构的地震反应受地基土的影响较大。靠近接头监测点的加速度反应更大,管段之间出现相对运动,接头是沉管隧道抗震设计的关键部位,模型结构的中墙、侧墙与结构顶板节点为此类型隧道的不利位置。试验研究成果为隧道抗震研究提供参考。     

考虑不同方向地震作用时土石坝动力反应分析

对Abaqus软件进行二次开发,引入等效线性模型,对某心墙堆石坝进行了三维有限元地震反应分析,研究了大坝在Ⅶ度地震下的加速度、动剪应力、相对动位移等反应规律。同时,分别对该坝考虑三向地震波输入及仅两个水平向地震波输人情况下的地震动力反应进行了计算比较,研究竖向地震加速度在Ⅶ度地震下对大坝的影响。结果表明：Ⅶ度地震情况下竖向地震波对土石坝顺河向和坝轴向的动力反应几乎没有影响,但是对竖向的影响不可忽略。     

基于大主应力迹线的无黏性土挡墙土压力分析

墙土接触面的摩擦效应是挡墙土压力分析中需考虑的重要影响因素,首先,通过研究土体应力的分布规律,提出了墙土摩擦效应下墙后土体主应力迹线的确定方法;然后,根据大主应力迹线进行曲线型薄层单元分层,在探究土体微元小主应力变化规律的基础上,结合曲线单元体的静力平衡方程,建立考虑墙土摩擦效应的挡墙主动土压力分析新方法;最后,将本文方法与试验数据和其他方法进行验证和对比分析,对主动土压力系数的影响因素进行敏感性分析。研究表明:考虑墙土摩擦引起应力偏转的分析方法更能准确反映土体应力分布规律,验证了本文方法的合理性与可行性;主动土压力系数随填土摩擦角φ的增大而减小,随墙土间摩擦角δ的增大而增大。     

地震作用下双级加筋土挡墙的动力响应研究

为了研究汶川地震中一处双级加筋土挡墙的破坏机理,利用FLAC^3D有限差分软件进行动力分析;在此基础上,研究平台宽度的变化对双级加筋土挡墙抗震性能的影响。数值结果表明:汶川地震中,平台位置产生过大的水平位移和竖向位移是该双级加筋土挡墙发生局部破坏的原因;地震作用下,墙顶处水平位移最大值与不同的平台宽度之间呈非线性关系,上级挡墙的水平位移最大值随平台宽度的增加先减小后增大,而下级挡墙的水平位移最大值则随平台宽度的增加先增大后减小;增大平台宽度可以减小下级挡墙面板附近填土的竖向位移;在低烈度时,平台宽度对峰值加速度(Peak Ground Acceleration, PGA)放大系数影响较小;在高烈度时,平台宽度对PGA放大系数影响较大。因此通过设计合理的平台宽度能提高双级加筋土挡墙抗震性能。     

挡土墙背摩擦角为负的被动土压力研究

目前大多数被动土压力问题研究的是挡土墙背摩擦角为正的情况(墙身相对土体向下移动)，而挡土墙背摩擦角为负(墙身相对土体向上移动)的被动土压力问题则研究的较少。在平面滑裂面假设的基础上，利用散粒体Kötter方程通过极限平衡分析得到了挡土墙背摩擦角为负时的被动土压力系数、被动土压力合力和被动土压力合力作用点高度的理论公式。分析了挡土墙倾角、填土内摩擦角、填土坡角和墙背摩擦角对被动土压力系数、土压力合力作用点高度的影响。与挡土墙背摩擦角为正不同的是，墙背摩擦角为负时随摩擦角的增加，被动土压力系数减小。用图形和表格的形式给出了相应的结果，可为锚、输电线路基础受上拔荷载时设计所采用。     

地震输入角度对抽水蓄能高面板堆石坝动反应影响研究

本文采用三维有限元计算方法和沈珠江动本构模型,研究某高烈度区大倾角坝基上高面板堆石坝的动反应特性。首先,讨论了地震波水平输入角度对面板堆石坝动反应的影响,以地震过程中坝顶峰值加速度,坝体最大动位移与最大动应力,面板最大变形值及最大动应力五个指标作为主要评判标准,对比地震波在八个不同水平输入角度下坝体动反应的大小,发现水平输入角度每改变45°,五个指标均随之变化,呈现"W"型变化规律,180°为最不利输入角度,各项指标都处于峰值点。然后,针对处于大倾角坝基上的抽水蓄能高面板坝进行了坝体动反应和坝坡稳定性分析,获得了堆石坝反应加速度随着坝高的增加而增大,以及震后存在残余变形等地震反应特性。最后验证了该工程坝体在地震反应过程中的安全性。研究结果可为高烈度地区倾斜坝基上高面板坝的动反应设计提供参考。     

基于附加质量的混凝土重力坝地震仿真分析

为了研究混凝土重力坝在地震过程中的动态响应规律,采用ABAQUS三维附加质量法模拟桃林口大坝在迁安波作用下的动态响应,并研究了3个方向地震加速度在地震过程中的影响程度。计算发现:坝体虽未发生震损,但下游断面突变处最大拉应力达到2.56 MPa,临界于混凝土的动态抗拉强度值2.6 MPa,应引起注意,在设计中折坡处宜做成圆弧形,以减少应力集中;在地震过程中,坝体横河方向位移量达到了17.87 mm,极易造成相邻坝段发生碰撞破坏,工程中可进行横缝灌浆用以加固;同时计入3个方向的地震作用是对坝体最不利的计算方案,横河向地震加速度和垂直地震加速度在整个抗震分析中都有着重要影响,单纯考虑其中某一方向地震作用的做法严重失真。     

RB模式下挡土墙非极限状态主动土压力分析

针对绕墙底端点转动模式(RB模式)的挡土墙,在无黏性填土和填土表面水平条件下,考虑填土内摩擦角的发挥程度和土压力系数的变化,利用水平层分析法推导了该模式下挡土墙非极限状态土压力公式。结果表明,绕墙底端点转动模式的挡土墙在非极限状态时主动土压力为凹曲线分布,墙体转动幅度越大,土压力分布曲线曲率越大,总土压力越小,作用点越靠近墙底。上述研究成果与相关试验一致,验证了理论公式的适用性与正确性。     

刚性挡墙非极限被动土压力计算方法

现有非极限被动土压力理论大多是基于墙背铅直的情况而得到的,公式的适用范围有限,并且在推导过程中也忽略了土层间剪应力的作用。针对平动模式下墙背倾斜的刚性挡土墙,在已有理论基础上,进一步考虑土层间剪应力的作用,基于水平层分析法,推导了非极限被动土压力的理论公式,扩大了公式的适用范围。研究结果表明:与不考虑剪应力的理论成果相比,本文解与试验值更加吻合,从而验证了公式的可靠性;是否考虑土层间剪应力并不影响土压力合力,但影响土压力的分布,且在墙体上部土压力大于未考虑剪应力的分布解,下部则相反;非极限被动土压力和土层间平均剪应力均随着墙体位移比、填土内摩擦角、填土外摩擦角的增大而增大;随着墙背倾角的增大,土压力强度在墙体上半部分几乎无变化,下半部分减小较为明显;土层间平均剪应力在墙体上部分减小,墙底处增大。同时考虑土拱效应与剪应力的合力作用点位置高于仅考虑土拱效应的解,而低于库伦解。研究结果可为挡土墙设计提供参考。