多级拼装悬臂式挡墙地震响应振动台模型试验

多级拼装悬臂式挡墙是一种可用于高填方工程的新型轻型支挡结构.为确定墙-坡系统的地震动力响应特征,进行几何、重度和时间相似比分别为1 ∶ 10,1 ∶ 1和1 ∶ 3.162的三级拼装悬臂墙支挡边坡的水平振动台模型试验.结果表明:坡体加速度沿墙高呈明显的非线性放大效应;墙后静止土压力和动土压力均呈"三峰型"分布模式,各级...     

考虑变形影响的重力式挡墙地震土压力分布

利用汶川地震丰富的近场实震资料,分析总结了地震作用下挡墙的变形破坏模式,指出挡墙的变形模式与地基基础关系最为密切。位于岩质地基上的挡墙主要发生倾斜变形,位于土质地基上的挡墙则主要发生推移变形。在此基础上,基于温克勒地基模型,将土体看做是一系列弹簧和理想刚塑性体的组合体,分析得到了不同变形模式下挡墙地震土压力及其合力作用点的计算方法。结果表明：不同变形模式下挡墙的地震土压力分布特征各异,除平移模式外,其余变形模式下挡墙地震土压力随深度都呈非线性分布;位于岩质地基上的挡墙发生变形后地震土压力的合力作用点要比土质地基上的挡墙高。通过开展位于岩质地基和土质地基上挡墙的振动台模型试验,对文中提出的挡墙地震土压力计算方法进行了验证,发现试验结果和理论分析结果较相吻合。     

悬臂式挡土墙地震主动土压力计算方法

为确定悬臂式挡土墙立臂的地震主动土压力,针对墙后填土的5种可能失稳破坏模式,基于对数螺旋式滑裂面形态,采用极限分析上限定理与拟静力法推导了作用于假想坦墙背上的地震土压力合力;在此基础上,对坦墙背后滑楔体、立臂与坦墙背之间的土体分别采用斜条分与水平条分法,并通过土压力合力的上限解对坦墙背上的土压应力进行修正,进而求得立臂上的土压力分布。实例分析表明,立臂静土压力沿深度分布呈顶点位于下部的抛物线模式;地震土压力分布一般呈非线性递减模式,计算值与试验值有良好的一致性;两种工况下合力作用点分别位于立臂下半段与上半段。参数分析显示,水平地震影响系数、踵板宽度和立臂倾角的增加均使立臂中上部地震主动土压力显著增大;地震条件下增长踵板宽度会导致立臂受力增加。在强震条件下,本法得到的立臂土压力比铁路规范法的结果高出约9%~14%,立臂底端弯矩更显著高于规范法结果,规范法进行强震条件下悬臂墙的抗震设计可能偏于不安全。     

悬臂挡墙–微型桩加固填土边坡地震响应特征研究

悬臂挡墙是一种适用于地震地区的支挡结构,应用广泛,墙后填料一般具有一定的坡度角,其抗震设计仍面临如何确定地震土压力大小及其作用点、变形及破坏模式等诸多问题。另外,微型桩具有较好的抗震性能,其在浅层滑坡治理加固等领域得到了广泛的应用,针对其在横向动荷载作用下的受力特征、荷载与变形累积等方面的研究还相对较少。为此开展了悬臂挡墙支护的微型桩加固边坡地震响应特性的离心振动台模型试验研究,同时对典型工况进行了数值模拟。主要从3个方面对微型桩–悬臂挡墙支护边坡的地震响应特征进行了分析讨论：(1)边坡的地震加速度响应及其坡顶沉降变形;(2)微型桩地震响应与弯矩分布;(3)悬臂挡墙动土压力大小及作用点、弯矩大小及惯性弯矩的影响、地震位移变形模式、残余弯矩累积发展趋势。对输入输出加速度的传递函数分析表明,边坡土体对输入地震波中接近其自振频率的频率分量具有显著的放大效应;微型桩结构上部设置刚性连接梁能明显改善其受力性能,微型桩的柔韧性与延性等使其在地震荷载作用下可以耗散更多能量;悬臂挡墙上的惯性弯矩超过动弯矩的22%以上,不容忽视,当挡土墙后部填土坡度角较大且同时坡顶上部有荷载时,得到的动土压力系数ΔKa...     

二级新型悬臂式挡土墙有限元分析

通过采用ADINA软件进行有限元分析,分析了二级新型悬臂式挡墙实际墙背土压力分布特点,并与解析计算结果进行对比分析,探讨了二级新型悬臂式挡墙独有的优越性,为今后类似工程的修建提出了一些有益的施工建议。     

悬臂式加筋土复合支挡结构振动台模型试验研究

在墙后填土中布设拉筋可有效改善支挡结构的抗震性能.为此开展悬臂式加筋土组合支挡结构在频率5 Hz正弦波加载条件下的振动台模型试验,测试了小震0.11g、中震0.24g、大震0.39g作用下,模型挡墙及墙后填土的振动加速度、墙背动土压力、墙体振动位移、筋带动拉力等时空响应特征,分析模型结构动力特性、墙-土相互作用及加筋体...     

悬臂式挡土墙主动土压力研究

在填土水平且无粘性条件下,通过水平微元法推求悬臂式挡土墙后四边形滑动土楔形成的主动土压力,得到主动土压力合力作用点高度以及方向的变化规律,并利用数值分析方法得出破裂面倾角的计算公式。结果分析表明：主动土压力系数随土体内摩擦角和墙体倾角的增大而减小,墙土摩擦角的影响较小;计算所得主动土压力小于朗肯、库伦土压力;主动土压力呈凸曲线型分布,作用点高度大于三分之一墙高。     

地震条件下成层黏土挡墙土压力及其分布的微分薄层法

研究了地震条件下分层土挡土墙土压力的计算方法,经与朗肯、库伦土压力理论公式的计算结果相比,有很好的吻合性。以往所研究的解析解均是针对单一、均质、各向同性填土推导的,而文中计算公式和方法则可适用于多层不同性质填土的挡土墙土压力的计算。并且与以往相关研究的结论—-即主动土压力合力的作用点位置高于朗肯、库伦土压力合力作用点位置,主动土压力合力的作用点位置高于朗肯、库伦土压力合力作用点位置是一致的。提出的方法适用于多层性质不一样填土的挡土墙土压力的计算,有一定实用意义。     

地震荷载下重力式挡土墙的抗倾覆稳定性分析

基于平面滑裂面假设,采用水平层分析法推导了地震荷载作用下的主动土压力计算公式,并给出了地震土压力沿墙高的分布及土压力合力作用点的位置。在此基础上提出了重力式挡土墙的抗倾覆稳定性验算公式,为实际工程中挡土墙抗震设计提供了理论依据。稳定性分析结果表明,随着水平地震荷载的增大,抗倾覆稳定性显著降低。     

基于非线性屈服准则的重力式挡墙地震旋转稳定性分析

重力式挡墙的地震稳定性分析一般基于线性摩尔库伦准则。然而,试验表明,大多数岩土材料的破坏包络线具有明显的非线性特性。本文通过斜条分法,建立了挡墙在地震作用下绕趾转动破坏模型,推导了土-墙系统外功速率与内部能量耗散平衡方程。利用正切方法引入等效抗剪强度参数,并通过优化算法,得到了非线性屈服准则条件下地震屈服加速度系数的最优上限解。与现有文献结果进行对比,验证了本文方法的有效性。参数分析表明,非线性系数对挡墙地震屈服加速度系数和临界破裂角具有显著影响,特别是土-墙界面与填土摩擦角比值n较大和竖向与水平地震系数比值ψ较小的情况下。在挡墙地震稳定性分析中,应考虑土体强度非线性的影响。     

直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋/加筋)抗震性能试验对比研究

为了解废旧轮胎胎面挡土墙的抗震性能,促进模块式废旧轮胎胎面挡土墙在高烈度地震区域的推广应用,针对直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋/加筋)开展抗震性能试验对比研究。基于相同的测试条件,分别建立了直立式废旧轮胎胎面挡土墙和土工格栅加筋废旧轮胎胎面挡土墙的两种振动台试验模型,考虑近场什邡地震波和远场松潘地震波的作用,研究不同地震强度下的墙体加速度、侧向位移、残余变形、墙后填料加速度、竖向沉降和墙背动土压力的响应特征,并与传统悬臂式刚性挡土墙的动力响应特征进行对比,综合评价以塞土轮胎为墙体面板的废旧轮胎挡土墙的整体抗震性能。得出直立式废旧轮胎胎面挡土墙(无加筋)挡土墙抗震性能较弱,而直立式废旧轮胎胎面挡土墙(加筋)整体抗震性能显著提高。     

桩板墙地震动力特性的大型振动台模型试验研究

 通过1个比尺1∶8的二级支护边坡大型振动台模型试验,研究地震条件下桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,模型试验以汶川波、大瑞人工波和Kobe波3种地震波作为振动台激振波,汶川波采用水平(X)向、竖直(Z)向和水平竖直(XZ)双向3种激振方式,大瑞人工波和Kobe波采用水平竖直(XZ)双向1种激振方式,研究地震波作用方向和方式以及地震波形等地震动参数对桩板式挡墙地震动力响应特性的影响规律。研究表明：桩板式挡墙加速度、动位移和动土压力等的响应特性,主要受水平向地震波作用的影响,且与地震波类型、激振方向和方式以及测点位置有关。加速度动力响应峰值呈现出沿墙高非线性增大的特征,因而在采用拟静力法时,有必要在考虑支挡结构组合方式、边坡特性及地震波作用方式等影响的基础上,采用合适的地震荷载拟静力值的放大系数。动位移响应峰值和永久位移值呈现出非线性响应特性,水平竖直(XZ)双向地震波激振下,桩板墙主要产生离开土体向边坡外侧平移的动位移模式。动土压力响应峰值沿墙高呈现出两头小中间大的非线性分布特征。     

广州琶洲PZB1301项目振动台试验研究

广州市琶州PZB1301项目为超限高层建筑,平面及竖向均极不规则,结构体系复杂。为了解其结构抗震性能,采用1∶30缩尺试验模型,进行振动台试验。具体研究了结构的动力特性和在经受多遇、设防、罕遇不同水准地震作用下加速度、位移及应变等动力响应,以及模型的受力特点及破坏形态、过程;找出存在的薄弱部位;对结构设计提出改进意见。试验结果表明,该结构设计能达到预期的抗震性能目标。     

地震作用下挡土墙动土压力分布研究

自日本学者Mononobe、Matuo和Okabe首先提出了基于Coulomb土压力理论的静力方法——物部-冈部(M-O)公式后,国内外学者就挡土墙地震土压力理论和模型试验进行了很多研究,并取得了很多成果。在简要地对挡土墙在地震作用下的破坏形式、地震土压力分布的研究进展和地震土压力分布的研究趋势进行总结后,对其发展方向进行了分析和讨论。     

地铁车站结构下穿地上建筑物振动台试验研究

In order to study the seismic dynamic response law of subway station under above-ground building, shaking table test with similarity ratio of 1:40 was carried out in silty sand, and the acceleration, strain and dynamic earth pressure during the test are analyzed in detail. It is shown that: (1) With the increase of earthquake intensity, the peak acceleration at the same monitoring point is gradually increasing, but the amplification coefficient and variation amplitude of acceleration are gradually decreasing; (2) The maximum acceleration amplification coefficient of soil is located on the ground surface. With the increase of earthquake intensity, the position of the minimum acceleration amplification coefficient gradually transits from the bottom of the model to the location of the structure; (3) The strain of the model structure gradually increased with the increase of seismic intensity, and the relatively large strains mainly appeared at the intersection of side walls, middle columns and plates, especially at the end of middle columns; (4) The peak value of dynamic earth pressure in the middle of side wall is greater than the top and bottom, and the lateral stiffness or anti deformation capacity at the middle plate of the station should be appropriately enhanced. The research results can provide a reference for the seismic design and analysis of similar subway station structure.     

条带式刚性面板加筋土挡墙筋带应变响应特性研究

 基于大型振动台模型试验,研究条带式刚性面板挡墙在地震波作用下筋带的应变响应特征,并结合土体相对密实度、面板位移以及频谱特征,探究加筋土挡墙的潜在损伤规律。试验结果表明：随着地震波加载幅值增大,筋带主要受力区域从潜在破坏区移至加筋稳定区;对筋带应变分析显示墙内破坏从中部开始,逐渐向下部发展,中下部更易发生破坏;潜在破裂面研究表明挡墙的破裂面形式类似0.3 H(H为墙高)折线形式,但区域大于规范上的破裂面;在0.1 g～0.3 g地震波作用下相对密实度随加载峰值增加而增大,0.4 g以后相对密实度减小,土体发生损伤,与应变规律一致;不同地震波加载前后输入的白噪声傅里叶谱显示,地震波向上传播其频谱由单峰值逐渐发展为双峰值,且0.4 g以后第二峰值频率有逐渐增大趋势。该研究成果可为更加合理地考虑地震区的加筋土挡墙结构的设计提供指导。     

Laboratory evaluation of dynamic behavior of steel-strip mechanically stabilized earth walls

To investigate the influence of the peak acceleration, the loading duration, and the strip length on the dynamic behavior of steel-strip reinforced soil walls (SSWs), in terms of the dynamic reinforcement load distribution and the dynamic lateral earth pressure behind the surface, a series of 1-g shaking table tests was performed on five reduced-scale reinforced soil wall models. It was observed that the maximum axial force of the strips (T_max) is mobilized at the intersection of the failure plane with strips in all rows. It was also discovered that, in the upper half of the walls, the T_max values decrease with a decreasing strip length, while this trend is reversed in the lower half of the walls. Additionally, a proper convergence was found between the T_max/H·γ_s·S_V·S_H and L/H′ ratio at different levels of acceleration and duration, so that T_max/H·γ_s·S_V·S_H can be defined as a function of the L/H′ ratio and the seismic parameters for different rows of strips. On the other hand, it was observed that the values of earth pressure predicted by conventional methods under static and seismic conditions are too conservative and these methods predict the position of the resultant lateral force higher than the actual point.     

地震作用下挡土墙位移模式的振动台试验研究

 设计并完成2个比尺1∶8的边坡大型振动台模型试验,通过水平向(X向)、竖直向(Z向)和水平竖直双向(XZ双向)3种激振方式,研究汶川波地震作用下重力式挡墙、桩板式挡墙、锚杆格构式框架和预应力锚索格构式框架护坡位移模式及变化特性,并且分析各支挡结构的抗震性能。研究表明：(1) X向或XZ双向激振下,重力式挡墙和桩板式挡墙在激振加速度峰值AXmax≤0.4 g时的永久位移,以及Z向激振下桩板式挡墙和预应力锚索框架护坡的永久位移可忽略不计;(2) X向激振下,当激振加速度峰值AXmax＞0.4 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动和绕墙踵向土体方向转动的耦合,且以滑动为主,而桩板式挡墙位移模式为向土体方向滑动。Z向激振下,当激振加速度峰值AZmax＞0.267 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动和绕墙踵向土体方向转动的耦合。XZ双向激振下,AXmax＞0.4 g和AZmax＞0.267 g时,重力式挡墙位移模式为向土体方向滑动与绕墙趾向土体外侧转动的耦合,且以转动为主,而桩板式挡墙位移模式则为离开土体向外侧滑动与绕基础向土体外侧转动的耦合,且以滑动为主;(3) X向和XZ双向激振下,预应力锚索框架和锚杆框架的位移模式相同,都是沿坡体向土体外侧及边坡下端移动。Z向激振下,当激振加速度峰值AZmax＞0.267 g时,锚杆格构式框架护坡位移模式为向土体外侧和边坡上端移动逐渐转变为向土体方向和边坡上端移动;(4) X向或Z向激振下,桩板式挡墙抗震性能优于重力式挡墙,而XZ双向激振下,重力式挡墙抗震性能优于桩板式挡墙。无论哪种激振方式,预应力锚索格构式框架护坡抗震性能优于锚杆格构式框架护坡。