地震作用下既有路基动力特性研究

以大同绕城高速公路工程实践为依托,深入研究了竖向、水平地震荷载作用下路基动力响应,分析了其振动速度、加速度及变形特性时间历程,得出地震引起路基横断面永久变形基本对称,中间和两边呈现变形相对较大。     

水平静–动荷载作用下加筋土挡墙变形破坏机制研究

实际工程中加筋土挡墙除承受竖向荷载作用,还承受着水平向的静荷载和冲击荷载作用。鉴于此,对水平静–动荷载作用下的加筋土挡墙进行室内模型试验,分别对挡墙变形、水平土压力、筋材应变及潜在破裂面进行归纳和总结,探究其变形破坏机制。结果表明:减小加筋间距、增大筋材长度可增强加筋土挡墙的稳定性,并有利于控制变形,对于抵抗冲击荷载作用,增加筋材长度更为有效;加筋土挡墙在水平静荷载作用下变形和土压力均呈渐进式发展,但在各级冲击荷载作用下,其变形和土压力均发生明显的"阶梯式"突变;静、动荷载作用下筋材应变均呈现单峰值状态,总体上部大、下部小,与挡墙变形一致;与竖向荷载破坏模式不同,当筋长为0.75H(H为墙高)时,静、动荷载作用下加筋土挡墙均表现为加筋区末端破坏,但筋长增加至1.5H时,静、动荷载下挡墙破坏模式不同。研究成果不但为水平荷载作用下加筋土挡墙的设计研究提供依据和参考,同时还可丰富加筋土理论。     

纤维加筋土的动力响应特性研究综述

随机离散纤维加筋是一种高效的土体改良技术,可显著提高土体在承受静、动荷载下的强度和变形特性。现有研究主要集中于纤维加筋土的静力力学特性,而纤维加筋土的动力响应特性未得到充分研究。纤维加筋土的动力响应特性对于工程构筑物在地震等动荷载下的稳定性具有重要意义。对现存的有关纤维加筋土动力响应特性的研究进行归纳、总结和评析,并基于此提出了有关纤维加筋土的动力响应特性未来研究方向的建议,以期为后续研究以及更好的将纤维加筋技术应用于工程实践作出贡献。     

循环荷载作用下土工合成材料加筋土动力参数研究

土工合成材料加筋土技术已广泛应用于高速公路路基结构加固,可有效地提高路基承载能力和抗变形能力,改善公路结构长期性能,延长服役周期,保证车辆行驶的安全性与舒适性.由于高速公路交通荷载的特点是交通量大、车辆载重高、行驶速度快,目前以拟静力法进行交通荷载作用下的加筋土路基工程设计方法不够完善,加筋土动力特性及设计理论和参数研究远远落后于加筋土技术的应用和发展.采用室内动三轴试验方法,对不同土质(粉土、黏土)在不同围压(50,100和150kPa)、不同加筋层数(0,1和2层)情况下进行试验,研究加筋土动弹性模量及阻尼比的变化规律及其影响因素,为完善交通荷载作用下加筋土路基工程动力法设计理论和参数取值提供依据.     

加筋土挡墙地基应力分析

采用现行《公路加筋土工程设计规范》和《公路路基设计手册》中的加筋土挡墙地基应力计算方法,对具有代表性的加筋土挡墙地基应力进行了计算分析,得出了一些有意义的结论,以供参考。     

高速铁路路基动力响应有限元分析

根据高速铁路列车对路基结构运行的特点,结合路基结构形式,基于弹塑性本构关系,利用有限元软件MIDAS/GTS,选取模型参数,建立轨道-路基体系的三维有限元计算模型,对轨道和路基动力特性进行研究,分析路基在高速铁路列车振动荷载作用下的变形特性,以及路基动位移和动速度随路基深度变化的动力响应特性,并找出其规律性,对高速铁路路基设计具有重要的指导意义.     

水平与竖向地震作用下土工格栅加筋土挡墙动力分析

应用动力弹塑性有限元方法,研究了各种设计参数对土工格栅加筋土挡墙动力响应的影响。应用了可以描述砂性土非线性静动力性能的弹塑性模型模拟填土;采用可以描述土工格栅在反复受载情况下滞回性质的边界面弹塑性模型模拟加筋层;土与结构的相互作用由一种可以描述界面滑移、脱开及闭合的有厚度薄层单元模拟。在有限元分析中同时考虑了水平与竖直两种地震激励。研究内容包括竖向地震影响、加筋长度、加筋层间隔、面板预制混凝土块重量、面板与填土界面摩擦角、预制混凝土块之间摩擦角等对加筋土挡墙变形、加筋层内力等的影响。     

循环荷载作用下黏性土加筋挡墙有限元动力特性分析

在循环荷载作用下,对加筋土挡墙进行有限元模拟分析,研究黏性土加筋土挡墙的动力特性.重点研究挡墙回填土为黏性土条件下,不同加筋材料、动荷载峰值加速度对加筋土挡墙的影响.由计算结果认为在循环荷载作用下加筋土挡墙水平位移受动荷载峰值加速度影响较大,加筋土挡墙最大位置出现在挡墙下部,黏性回填土的加筋土挡墙变形量要小于砂土回填的加筋土挡墙.     

加筋土挡墙在重复荷载作用下的模型试验与动态响应分析

通过对加筋土挡墙在列车车辆重复荷载作用下的模型试验，得出了加筋土挡墙的动态响应特性，水平；坚向加速度及位移均值随挡墙高度的变化规律。推导了加筋土挡墙在重复荷载和稳态阻尼作用下的竖向位移、速度、加速度振动方程。     

两种加筋土挡墙的动力特性比较及抗震设计建议

为分析比较条带式和包裹式加筋土挡墙的地震动力响应特征,开展了两种加筋土挡墙模型的大型振动台试验.结合震害调查的结果,发现砌块式加筋土挡墙在地震作用下的破坏模式主要表现为局部砌块的松动变形,很少会出现整体垮塌的情况.相比条带式加筋土挡墙,包裹式加筋土挡墙在地震作用下产生的变形量要小.在相同地震量级作用下,包裹式加筋土挡墙相应部位的水平加速度放大系数要小于条带式加筋土挡墙,但峰值动土压力却要比条带式加筋土挡墙大,这是因为包裹式加筋土挡墙面板在地震作用下的变形量小,对土体的约束能力强所致.因此,在抗震设防区,特别是是高地震烈度区进行加筋土挡墙的选型时,包裹式加筋土挡墙应作为一种优选结构.分析认为加筋土挡墙的抗震设计除了要进行整体稳定性的验算外,还应注重墙体变形量的控制,加筋土挡墙在地震作用下的最大变形量应小于允许的变形量.为维持线路的正常使用,加筋土挡墙的变形指数应控制在4%以内.若验算得到的变形量超出允许值,可采取增大墙后填土的压实度和增加拉筋长度,以及加厚墙体和降低墙体坡率等措施.     

加筋土挡墙抗震分析中的屈服加速度

以前人加筋土挡墙动力试验为依据，将Newmark“滑块模型”引入加筋土挡墙的抗震分析中，用极限分析上限法推导出加筋土挡墙屈服加速度的解析表达式，并利用可变误差多面体法进行求解。参数敏感性分析表明，挡墙几何、填土及加筋的强度参数是影响加筋土挡墙屈服加速度的重要因素。所得结果具有良好的规律性，是位移控制抗震设计的基础。     

回填EPS混合土的防滑悬臂式挡墙地震稳定性分析

以一种带防滑齿的"T"型悬臂式挡土墙为对象,采用振动台模型试验揭示了分别回填EPS混合土和天然南京细砂时的挡墙地震稳定性特征。分析并比较了墙–土体系的地震反应以及墙背动土压力分布,重点讨论了试验的防滑悬臂式挡墙位移模式以及回填土性质对墙背动土推力的影响。试验结果表明,回填EPS混合土时,填土地表加速度反应相对更小。回填土的动土推力对墙体转动位移的贡献随激励峰值的增大而增大;墙–土惯性相互作用效应与回填土的动力变形模式密切相关。两种回填料下的墙背动土压力分布形态具有显著差异;砂土–挡墙体系的动土推力与地表峰值加速度间趋向非线性关系,作用点接近2/3墙高。回填EPS混合土时两者更接近线性关系,且动土推力作用点接近1/3墙高。两种体系的动土推力作用点随地表峰值加速度增大均略有下移。基于试验结果与几种经典的解析方法预测结果比较,给出了EPS混合土柔性挡墙抗震分析的几点建议。     

Experimental study on seismic response of soilbags-built retaining wall

The seismic performance of soilbags-built retaining wall model was studied experimentally. A series of small-scale shaking table tests with the input of different amplitude sinusoidal waves and a large-scale shaking table test in a designed laminar shear box with the input of the Wenchuan earthquake wave were carried out on soilbags' retaining wall models. For comparison, the small-scale shaking table tests were also conducted on horizontally reinforced retaining wall models. The horizontal acceleration responses, the Fourier spectra, the dynamic earth pressure and the lateral displacements of soilbags' retaining wall models were investigated in shaking table tests. The results show that the seismic response of the soilbags' retaining wall is equivalent to or even slightly better than that of the horizontally reinforced retaining wall. The fundamental frequency and the Fourier spectral characteristics of the soilbags’ retaining wall are similar to those of backfill sands. The dynamic earth pressure of the wall model fluctuates almost synchronously with the input Wenchuan wave and no residual earth pressure is induced by the seismic loading. The permanent lateral displacements are small when subjected to multiple shakings, providing a proof that the retaining wall of soilbags has a good seismic performance.     

预应力返包式加筋土挡墙的动力响应分析

在地震作用下,返包式加筋土挡墙作为一种柔性结构常因侧向变形较大或局部产生破坏而影响其正常使用。为解决该问题,提出了预应力返包式加筋土挡墙结构。为完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论,运用拟动力法和附加应力法理论,以预应力返包式加筋土挡墙作为研究对象,结合现有的加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移计算理论,提出了一套用于计算预应力返包式加筋土挡墙侧向动土压力和侧向位移的理论公式。结合室内振动台模型试验验证了所提理论方法的可行性和合理性。该方法计算简洁,适用性广,能够较好地计算预应力返包式加筋土挡墙的侧向动土压力和侧向位移,对完善预应力返包式加筋土挡墙的设计理论具有一定的指导和借鉴意义。     

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。     

强地震荷载作用下临水挡土墙的拟动力法稳定性分析

 假设墙后填土破坏面为曲面,用正弦波模拟地震加速度时程曲线,采用拟动力法对临水挡土墙进行稳定性分析,确定了挡土墙和墙后填土所受的阻尼力和惯性力,获得地震荷载作用下挡土墙的被动土压力、抗滑和抗倾覆稳定性系数的封闭形式解析解。定量分析地震加速度、放大系数、墙后填土的物理力学参数和动水压力对挡土墙的滑动位移、挡土墙的抗滑和抗倾覆稳定性系数的影响,得出当地震加速度、放大系数越大,水位越高,内摩擦角越小,临水挡土墙的稳定性越差。     

SV波作用下刚性挡土墙地震主动土压力时频域计算方法

 基于弹性波动理论,概化刚性挡土墙的动力分析模型,利用水平分层法,建立单元体的受力平衡微分方程,借助Hilbert-Huang变换,提出地震作用下刚性挡土墙地震主动土压力的时频域计算方法,并通过与振动台试验结果的对比验证该方法的合理性。分析输入波频率对刚性挡土墙墙后填土的临界破裂角、地震主动土压力合力以及作用点的影响,结果表明：随着地震烈度的增大,临界破裂角逐渐减小,地震主动土压力合力逐渐增大,合力作用点位置略有上移;随着输入波频率的增大,临界破裂角和地震主动土压力合力分别呈“倒马鞍型”和“正马鞍形”分布,并且均在输入波频率与刚性挡土墙系统自振频率相近时达到最大,而地震主动土压力合力的作用点则基本上不变;按照现有规范不考虑输入波频率进行刚性挡土墙地震稳定性设计,可能会降低挡墙的地震安全储备。刚性挡土墙地震主动土压力的时频域计算方法不仅能够考虑地震波三要素(峰值、频率以及持时)对挡墙土压力的影响,同时也能够为其他类型支挡结构的抗震时频设计提供一定的参考。