地震条件下抗滑桩时程分析计算法中动力地基系数研究

目前,在建筑物基础梁板、桩基础、抗滑桩的静力问题中广泛采用弹性地基梁法,地基梁法的地基系数可由试验方法、查表法等方法得到。但对于地震作用下的抗滑桩地基梁法,有关动力地基系数的研究尚存在不合理和不易确定的弱点。基于微分薄层法,通过对地震条件分层土压力的计算分析,提出了将动力条件的不同位移下的被动土压力和主动土压力与动力地基系数相联系的方法,与其他方法相比较,具有简单而又合理的特点,便于应用。     

刚性挡墙后背多层土体被动土压力分析

针对刚性挡土墙后存在3层土体的情况，考虑墙背倾斜、土体层面倾斜、土体表面作用局部条形荷载、地震力等因素，基于拟静力模式，运用FLAC3D模拟分析墙体平动模式下的被动土压力，确定土压力沿墙高分布，其合力值比经典理论的近似简化计算结果约高出20 %，偏保守的传统方法仅可用于粗略估算。此外，讨论了土体顶面局部条形荷载、地震系数、土层倾角对被动土压力和土体滑裂面的影响特征，结果显示，水平地震系数和土层倾角影响显著。     

考虑动力特性的挡墙地震土压力计算方法

地震土压力的计算一直是挡墙抗震设计的核心内容,目前一般采用MononobeOkabe理论进行拟静力计算得到。但是拟静力法的缺陷也十分明显,它没有考虑地震加速度时空分布的不均匀性和结构与填土的动力特性影响,因此,该文提出了考虑动力特性的挡墙地震土压力计算方法,除拟静力法中涉及到的墙背摩擦角、土体摩擦角等参数以外,此计算方法还考虑了土体粘聚力、墙体和填料的放大效应、地震剪切波和纵波的时程与相变效应等影响因素,并且可以直接得到地震时墙背土压力的非线性分布的解析解。较拟静力法,此方法更为完善,也更具合理性。     

挡土墙后地震被动土压力的拟动力学分析

考虑地震加速度的放大效应,运用拟动力学的研究方法,推导了地震条件下随时间变化的被动土压力系数、被动土压力合力、被动土压力强度和被动土压力合力作用点的理论公式;重点分析了加速度的放大系数以及地震卓越周期对最危险滑动面倾角、被动土压力系数以及被动土压力分布的影响。     

地震滑坡的形成机制及中美欧地震拟静力计算方法比较

阐述了地震触发滑坡形成机制的研究成果,对中美欧规范拟静力法的计算规定进行了比较。研究表明:①地震触发滑坡是一个极为复杂的动力作用过程,既有地震惯性力作用,也有地震循环加载下岩土体强度降低、孔隙水压力增加或砂土液化等因素的致灾作用;②中美欧拟静力法的区别主要在于地震加速度动态分布系数、折减系数等地震系数的取值不同,美欧规范将折减系数的取值与边坡允许永久位移建立了联系;③在拟静力法的应用中应注意其使用限制条件,对于饱和土坡及地震作用下岩土体强度降低15%以上的情况,拟静力法计算结果不可靠。     

均质黏性土挡土墙地震被动土压力计算

在Mononobe-Okabe理论的基础上,采用拟静力分析法和水平层分析法,推出地震条件下黏性均质填土挡土墙的被动土压力强度分布函数计算式、土压力合力作用点位置高度计算式和墙后土体破裂角计算式。通过与朗肯和库伦土压力理论算例的计算结果进行比较,验证了所推出的计算式的合理性和正确性。因公式推求的条件更为一般化,限制性较小,适用性较强。     

地震作用下土工格栅加筋土挡土墙动力响应分析

采用连续介质快速拉格朗日差分方法对一座土工格栅加筋土挡土墙地震作用下的动力响应进行了计算分析,将加筋材料中最大拉力、动土压力、加速度放大效应的数值模拟结果与FHWA和公路加筋土工程设计规范计算值进行了对比分析。计算分析表明,挡土墙面板位移与加筋材料拉力均随时间累计增加,地震持续时间对加筋土挡土墙动力影响明显;在地震末期,加筋材料拉力、动土压力数值计算值要明显大于规范计算值;地震时加速度沿墙高有明显的放大效应,加筋土挡土墙墙趾分担了相当一部分动土压力。当前规范设计方法对这些因素均未给予充分的考虑。     

高路堤边坡地震稳定动力放大系数的计算分析

在采用拟静力法分析计算公路路堤抗震稳定的作用效应和抗力时,在89规范中没有考虑地震加速度动力放大系数的影响,现新规范中要计入其影响。本论文采用动力有限元计算分析理论,输入美国的EL Centro地震波和按规范反应谱拟合的人工波对高填土路堤的地震稳定性进行分析计算。对地震动峰值加速度沿路堤各高度放大系数的取值进行研究探讨,以确定在拟静力分析法中计入其影响。     

考虑土拱效应的挡土墙被动土压力研究

针对多数挡土墙被动土压力研究未考虑土拱效应和仅考虑砂土影响的现状,对考虑土拱效应的黏性土挡土墙被动土压力进行了研究,给出了黏性土下的侧向被动土压力系数;用应力状态法求解出了绕墙顶转动下的挡土墙被动土压力竖向平均应力及土压力合力及作用点,并结合算例研究了不同土拱效应对被动土压力的影响及不同计算方法对结果的影响。结果表明:由于土拱效应的影响,挡土墙被动土压力呈上大下小非线性分布;随着参数δ/φ的增大,土拱效应增大,挡土墙作用点高度逐步下降。     

有限填土地震主动土压力计算上限法

假定有限填土为单滑块或双滑块破坏模式,引入上限法和Mononobe-Okabe拟静力法,考虑地震与超载共同作用,推导得到了墙背倾斜粗糙、填土面倾斜时有限填土主动土压力上限解。通过与已有室内模型试验结果对比,验证了本文方法的合理性。同时,算例分析表明:有限填土挡墙上的主动土压力强度呈非线性分布;当有限填土宽度小于满足半无限体假设的临界值时,其主动土压力值小于库仑解,且填土宽度越窄二者差值越大;有限填土主动土压力随水平地震系数k和填土面上超载q的增大而增大,但滑裂面倾角随k的增大而减小,随q的增大而增大。     

长大隧道穿越断层带拟动力分析模型研究

以秦岭隧道工程为背景,运用拟动力数值模拟,研究了穿越断层的隧道在发生地震时的稳定性与地震响应。通过对拟动力数值计算,分析穿越断层破碎带时,隧道纵向的响应特征。得出以下主要结论:基于超前地质预报信息,获得数值模拟计算参数,建立了用于模拟发震断层的拟动力计算模型;①由断层错动引起衬砌的内力变化主要集中在活动断层附近,距离断层破碎带越远,衬砌所受断层影响越小,内力也越小;②所建模型基于静力计算,较动力计算更为便捷。     

路堤高边坡的地震响应及动力安全系数分析

为了揭示路堤高边坡对地震荷载的响应及动力安全系数的时程变化规律,以实际工程为例,利用动力有限元法,分析了边坡应力应变指标与地震荷载的关系。结果表明,由于边坡的阻尼特性,坡体内各点的地震响应比较复杂,并且不同步,边坡的动力安全系数介于静力安全系数与拟静力安全系数之间,规范规定的拟静力法所求出的安全系数偏于安全,动力有限元法能清楚地揭示边坡的地震响应规律,适用于各类岩土工程的地震响应分析。     

受地震影响挡土墙主动土压力的计算

本文按库伦土压力理论对在水平地震力作用下的挡土墙的主动土压力的受力状态进行静力分析，从而导出了在最不利状态时的破裂角，与之相对应的地震时的最大主动土压力，文中附有计算示例，可供设计，施工应用。     

基于拟动力方法的地震条件下挡土墙主动土压力研究

为了研究地震条件下挡土墙的主动土压力,基于传统的滑楔体极限平衡理论,采用拟动力方法,得到了地震条件下主动土压力的计算公式以及临界破裂角的解析解.主动土压力的计算公式考虑了地震力、挡土墙后填土的内摩擦角和粘聚力、挡土墙与后填土之间的摩擦角和粘聚力、挡土墙的倾角以及超载角等影响因素,并分析了这些因素对临界破裂角和地震主动土压力系数的影响.研究结果表明,当不考虑土体放大系数和挡土墙后填土的粘聚力的影响时,临界破裂角小于Mononobe-Okabe方法计算出的破裂角;临界破裂角随着土体放大系数的增大而减小;地震主动土压力系数随着地震系数、挡土墙倾角或者超载角的增大而增大,随着挡土墙后填土的内摩擦角或者土体放大系数的增大而减小,随着挡土墙与后填土之间的摩擦角的增大表现为先减小后增大.     

被动土压力系数的上限解

根据极限分析法与极限平衡法的等效性,应用极限平衡理论和最优性原理计算被动土压力系数的最小上限解。将土体分为三角形条块,并对条块的底面倾角加以限制,使其满足运动许可每件;应用动态规划的方法,找出最危险的滑动机构,得出被动土压力系数最优上限解。将计算结果与库仑解和极限分析法进行比较,表明得到的被动土压力系数的上限解是最小的,且计算简便,易于编程,结果可靠。     

柔性拉筋式重力墙地震土压力计算方法研究

为有效确定地震荷载作用下柔性拉筋式重力墙的土压力，基于塑性极限分析上限法及拟静力法，采用对数螺旋面作为滑裂面，通过对挡墙后填土进行内能耗散功率与外力功率的计算，建立了拉筋式重力墙地震土压力分析模型。通过算例分析，对比数值模拟与研究提出的算法结果，验证了所提出算法的合理性，并就填土及拉筋的相关参数对地震土压力的影响进行了讨论。结果表明:随着填土强度参数的增加，地震土压力呈非线性减小；土压力随着土工格栅间距的增大而呈非线性增大；随着顶层拉筋长度的增加，土压力呈非线性减小趋势；当顶层拉筋长度大于10 m时，土压力值基本不变。     

基于位移的PHC管桩-土相互作用计算方法

在预应力高强混凝土（PHC）管桩-土相互作用低周往复荷载拟静力试验的基础上,研究桩身水平变形和桩侧土压力分布规律和计算方法,提出基于位移的桩-土相互作用计算方法,并与常用的M法和土压力（p）-桩身位移（y）曲线法等进行了比较。研究结果表明：应变换算法、M法以及p-y曲线法在计算桩身水平变形时存在较大误差;桩侧土压力分布规律为沿桩深度方向先增加后减小并在一定深度内反向;同时,随着位移荷载的增加,较浅层土压力增加较快,最大接近极限被动土压力,而较深层土压力增加相对缓慢;采用M法计算得到的桩身内力与变形呈线性变化,会高估桩身的承载能力,给抗震设计与计算带来不利影响,偏于不安全;p-y曲线法计算得到的桩身内力与变形关系没有明显的破坏与下降段,高估了桩-土体系的延性,偏于不安全,也与试验结果相差较大;提出的基于位移的桩-土相互作用简便计算方法能较好地计算静载或周期性荷载作用下桩基的内力、变形以及桩周土压力,可为有关规范的制定提供参考与借鉴。     

浅埋条形基础抗震承载力拟动力分析

采用拟动力法推导出基岩至地表之间不同深度土层地震加速度时程，在此基础上针对砂性土地基，利用极限分析上限定理推导了地震作用下地基极限承载力系数N_γE的求解方法，并进一步分析了地震动向地表传播过程中，不同深度土层振动相位差与地震加速度幅值放大效应对N_γE的影响。研究结果表明:采用拟动力法计算出的N_γE随地震加速度和地基土内摩擦角的变化关系呈现出与拟静力计算结果相同的趋势，但振动相位差的影响导致前者明显高于后者，且地震波长越短，二者差异越明显；地表地震加速度是N_γE的主要影响因素，其在地基发生极限破坏时总是达到幅值；幅值放大效应由于放大了地表地震加速度幅值而导致N_γE显著降低。     

基于桥梁系数的非线性静力分析方法评估

以桥梁系数作为参照标准,分别采用真实地震波反应谱和设计反应谱作为地震需求,对比分析了4种非线性静力方法(承载力反应谱法、N2法、改进的模态Pushover分析法和自适应承载力反应谱法)对钢筋混凝土连续桥梁结构的计算准确性。研究表明:随着地震强度的增大,4种非线性静力分析方法得到的计算结果逐渐接近于非线性动力分析的计算结果;对于采用真实地震波的情况,N2法给出了最接近动力分析的结果,而对于采用设计反应谱的情况,4种非线性静力分析方法得到的结果之间差别非常小。     

高填土路堤边坡地震稳定性静动力法比较分析

研究用不同的计算方法，输入不同的地震波和地震烈度，同时结合路堤有关参数的变化，找出高填土路堤边坡稳定系数的变化规律。计算分析时采用静力法、拟静力法、静力有限元法和动力有限元法；动力反应分析时分别输入美国EL Centro地震波和按规范反应谱拟合的人工合成地震波。结果表明：路堤有关填土参数的变化对稳定系数的影响程度各不相同。