基于地震动力响应的强风化花岗岩公路边坡稳定性分析

针对处于高烈度地震带地区的公路边坡,在进行稳定性分析时地震力是一个重要因素.汶川地震后对地震波传播有了新的认识,即垂直加速度和水平加速度几乎一样大小.针对强风化层花岗岩边坡稳定性的研究,结合动力有限元方法,运用动力时程法分析水平和垂直地震动荷载条件对边坡稳定性的影响.并与具体的工程实例相结合,通过计算结果得到的应力、位移等变化趋势,确定边坡在地震力的作用下的潜在不稳定区域.为了保证坡体上桥桩的稳定,得出边坡受到地震动荷载作用后对桥桩的影响,针对边坡的失稳提出相应的支护措施建议.     

路堑土质边坡地震反应动力稳定性分析

基于 Geo-Studio有限元软件,考虑了边坡岩土体材料的动力特性以及地震特性,借助等效线性模型对土质边坡在地震动荷载作用下的应力、变形进行了二维动力反应分析。计算结果表明,在地震波作用下,土质边坡最大水平及竖向动位移均随深度的增加而递减,最大值都出现在坡顶处。采用平均小稳定系数对边坡稳定性进行了评价,并与拟静力法的结果进行了对比分析,证实了水平拟静因子取值范围的合理性。     

结构面对岩体边坡动力响应的影响研究

运用离散元软件3DEC,通过研究结构面在地震波作用下,其产状、起始位置、刚度以及密度与岩体边坡PGA放大系数峰值变化关系,揭示岩体边坡中的结构面对地震动力响应特征的影响规律。结果表明:结构面倾角增大,岩体边坡的动力稳定性变差;结构面起始位置越高,岩体边坡的地震动力响应则越强,反之则越弱;结构面刚度能影响地震波的能量分配关系,但不能改变其传播路径;结构面发育越密集,岩体边坡地震动力响应越强烈,动力稳定性也就越差。     

桩锚结构的动力特性研究

在地震作用下桩锚之间相互作用，其受力关系复杂。运用FLAC3D有限差分软件建立数值模型，并施加简化后的汶川地震波，分析地震作用下桩锚支护边坡的位移、加速度、锚杆轴力响应等动力特性。结果表明:桩锚结构对边坡土体位移和边坡的稳定性具有良好的控制作用。     

锚杆支护边坡动力响应规律及锚固参数影响

现场调查表明,锚杆支护能有效提高边坡在地震作用下的动力稳定性.通过采用拟静力法对汶川震区内锚杆支护边坡的地震稳定性进行验算后得知,边坡的动力安全系数随锚杆长度的增加而增大.利用FLAC3D分析了地震作用下锚杆支护边坡的动力响应规律以及锚固参数对边坡动力特性的影响.结果表明,锚固措施能有效抑制坡表加速度的放大作用,地震后...     

地震作用下土岩二元结构边坡位移和土压力的响应分析

以海西福永高速公路某标段边坡工程为依托,运用FLAC3D5.0数值软件对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡进行了地震作用数值模拟,分析了锚框支护土岩二元结构边坡在地震作用下水平位移和动土压力的响应.结果表明:地震作用下边坡土体水平位移响应随高程增加而增大;地震强度增加,边坡土体水平位移响应增加;PEP震荡系数与埋深呈...     

毛尔盖电站塔基边坡地震动力响应研究

介绍运用Midas/GTS进行地震动力分析的理论依据、边界输入、加速度时程合成以及阻尼的确定,利用Midas/GTS岩土工程有限元软件对毛尔盖电站进水口边坡在塔基荷载作用下的稳定性进行了地震动力响应分析,并提出了相应的加固建议。     

季节冻土区框架锚杆支护边坡地震动力响应简化计算方法

为了研究地震作用下季节冻土区框架锚杆支护边坡体系的地震动力响应变化规律，考虑到季节冻土区边坡土体的季节分层特征，将未冻结土层处理为黏弹性Winkler地基模型，冻结层处理为中间剪切层，框架立柱处理为Euler-Bernoulli弹性梁，用线性弹簧和阻尼器来模拟锚杆锚固段与周围土体的相互作用，建立了季节冻土区框架锚杆边坡支护结构简化动力计算模型。基于D’Alembert原理并引入Dirac函数，给出了冻结期和融化期时框架-锚杆-边坡支护体系的运动方程；其次通过振型叠加法对其进一步解耦变换，并采用隐式时域逐步积分法对解耦后的体系方程组进行求解，最后将提出的计算方法应用于工程算例，且与振动台试验结果进行了对比分析。结果表明：相同地震波作用下，坡顶处加速度大于坡底，同一位置处的融化期峰值加速度比冻结期大，具有季节差异效应和高程放大效应；同时考虑冻胀和地震作用时冻结期的锚杆轴力和立柱弯矩大于地震作用时融化期的锚杆动轴力和立柱动弯矩；加速度、轴力等振动台试验结果与理论计算值在总体趋势上较为一致，即提出的计算方法能够刻画地震作用下季节冻土区框架锚杆支护结构工作状态。研究结果可为季节冻土区框架锚杆支护...     

隧道洞口部边坡动力响应特性振动台试验研究

我国西南地区建有大量的公路、铁路隧道工程,地震条件下隧道洞口部边坡的动力响应特性不仅控制边坡的变形破坏机制,而且也是隧道洞口部边坡动力支护设计的依据。采用大型振动台模型试验,对隧道洞口部边坡加速度及位移动力响应特性进行研究,并对比分析不同地震波波形的输入对边坡动力特性的影响。结果表明:与一般公路及建筑边坡不同,隧道洞口部边坡坡面的响应加速度具有先增大再减小再增大的特性;边坡动力支护设计采用单一峰值是偏于危险的,应综合考虑多种波形的影响。位移监测结果表明:地震波较小时边坡坡顶变形比较明显,但随着地震波幅值的增加,隧道洞口部边坡坡脚的变形急剧增加且超过了坡顶变形,因此应增强边坡坡脚的支护强度。     

Analysis of Long-period Seismic Response of Long-span Cable-stayed Bridge Considering Soil-structure Interaction

为分析处于软土地基上的大跨度斜拉桥在长周期地震动下的反应,通过ANSYS有限元软件和SHAKE土层地震反应分析程序等辅助软件,基于Penzien模型建立了某大跨度斜拉桥的整体有限元模型.选取一条长周期地震波和一条普通地震波比较分析了自由场地的地震反应,并在此基础上对考虑土一结构相互作用的斜拉桥地震响应进行了研究.结果表明,长周期地震动对软弱土层产生的不利影响要远远大于普通地震动,部分土层产生液化并丧失承载能力,同时,软土地基上的大跨度斜拉桥对长周期地震动十分敏感,结构的地震响应要明显大于普通地震动作用下的响应.     

单塔悬索桥的地震响应研究

根据空间有限元计算模型，采用混合结构形式，以福建省沙县单塔悬索桥为研究对象，运用时程分析法，分析在地震波作用下主要结构参数对单塔悬索桥的动力特性及地震响应的影响，综合了单塔悬索桥的抗震性能，为推广和发展此类悬索结构提供了理论依据。     

高速公路改扩建边坡支护方案及稳定性分析

对某高速公路改扩建工程既有路堑边坡的现有服役状态进行调研,针对改扩建工程的特点,提出分级开挖法及抗滑桩支护两种土质高边坡加固方案,采用Plaxis有限元强度折减法分析了两种支护方案下边坡各施工阶段的稳定性;利用理正岩土软件计算了边坡下滑力,根据桩身内力进行了抗滑桩截面配筋验算。     

基于随机有限元法的路堑高边坡可靠性评价研究

为研究不同工况下高边坡的变形与稳定性，依托某高边坡工程，采取可靠性理论来分析计算边坡失效概率，从而评价天然状态下和锚杆+框格梁支护、锚杆支护两种支护方案的可靠性与稳定性。结果表明：依据锚杆+框格梁支护边坡的实际施工方案，通过现场实测数据分析，表明边坡处于相对稳定的状态；对岩土体参数进行可靠度分析，得到表层岩土体的黏聚力、内摩擦角、弹性模量、密度参数对结果的影响较其他参数大；通过随机有限元法对边坡进行分析计算，结果显示天然状态下边坡失效概率为35.9%,锚杆+框格梁支护方案的失效概率为1.3%,锚杆支护方案的失效概率为6.1%,表明锚杆+框格梁的支护方案效果最佳。通过数值模拟结果验证边坡实际的防护效果，可为边坡施工提供理论依据，拓展可靠性理论的应用范围。     

近场脉冲地震作用下穿越断层带隧道地震响应

在地震动峰值、速度脉冲及结构的地震响应等方面,近场地震动常表现出和远场地震动不同的特性。依据地震动破坏势从NGA-West2地震动库中选出2条近场脉冲型地震动,并与2条远场地震动进行对比分析,从而得到其频谱特性,即近场脉冲型地震波具有较明显的速度幅值,PGV与PGA比值及PGD与PGA比值较大,速度敏感区位于长周期段等特点。结合都汶高速公路龙洞子隧道工程,建立穿越断层带的隧道结构三维有限元模型,并以横断面方向分别输入近、远场地震波进行计算,研究近场脉冲型地震作用下穿越断层带隧道结构地震响应特性。结果表明：在近场脉冲型地震动作用下隧道的等效应变峰值较远场地震动大,并且在速度脉冲特性更显著的集集地震波作用下的应变峰值更大;与远离断层处相比,在断层面附近隧道横断面的等效应变峰值分布规律发生了变化,其横截面等效应变峰值最大处由拱脚变为拱顶,且在4种地震波作用下拱顶处结构的等效应变均超过了混凝土的峰值应变,进入破坏阶段;断层带内的隧道地震响应明显强于围岩条件较好的地层中的隧道,而断层带与较好围岩交界面附近的隧道地震响应更为剧烈,应变峰值随距断层距离的增大而迅速衰减。所得数值模拟结果与实际震害现象一致,可以为近场脉冲型地震动作用下穿越断层隧道的抗震设防提供参考。     

基于强度折减法与可靠度方法的锚框支护边坡稳定性分析

以漳州招银高速公路典型锚框支护边坡工程为背景,在FLAC3D数值平台上,基于有限元强度折减法求得其稳定性安全系数为1.514,满足相关规范要求。进一步地考虑岩土体参数的变异性,根据多个类似工程的地质勘察资料,统计了相关岩土体抗剪强度参数的均值和变异系数。同时定义了该锚框支护边坡的极限状态和功能函数,并利用响应面法将其拟合为具有显式表达的非完全二次多项式。最后利用JC法,经过若干次迭代求得该锚框支护边坡的可靠指标为2.035 9,其失效概率为2.09%。将有限元强度折减法与可靠度方法相结合,可较全面地反映岩土体参数变异性对边坡稳定性的影响。     

地震作用下锚索框架梁边坡的振动台模型试验研究

以海西福永高速公路某标段预应力锚框支护土岩二元结构边坡工程为依托，通过模型试验法在大型振动台作用下对锚索-框架梁支护下的土岩二元结构边坡的地震响应规律进行了研究。结果表明:沿坡高方向向上，PGA放大系数呈递增趋势，表现出明显的"趋表效应"和"鞭梢效应"；地震强度等级较高情况下，土体的塑性特征非常明显；地震波频谱特征不同导致加速度峰值放大系数存在差异并随坡高变大而呈现变小的趋势，最终在边坡坡顶处逐渐趋于一致。     

基于修正拟动力法的抗滑桩加固边坡三维地震稳定性分析

为了给抗滑桩加固边坡的抗震设计提供参考,对其在地震作用下的三维稳定性进行研究。基于极限分析上限定理,采用修正的拟动力法(MPDM)对水平地震作用下的三维抗滑桩加固边坡的稳定性进行了分析,并推导出边坡安全系数(F_S)的表达式。为了提高计算效率,采用遗传算法(GA)计算出安全系数的最小值。将所得研究结果与已有文献成果进行对比,验证了所用方法的有效性。此外,通过参数分析研究了归一化频率(?H/V_S)、宽高比(B/H)、水平地震系数(k_h)、阻尼比D、桩位、桩距等因素对桩加固边坡稳定性的影响。研究结果表明：?H/V_S对桩加固边坡稳定性的影响显著,并决定着D对桩加固边坡稳定性的影响;当桩加固边坡受到与土体固有频率接近的地震波作用时,D对桩加固边坡的稳定性影响非常显著,并且拟动力法会极大地高估桩加固边坡的稳定性;对于远离土体固有频率的地震波,D对桩加固边坡的稳定性影响较小;在一个地震波周期内,地震作用下边坡的F_S随地震峰值加速度的增加而减小;水平地震加速度系数a_hs的...     

不同因素对桩锚支护边坡稳定性影响研究

以某公路桩锚支护边坡工程为背景,运用PLAXIS建立边坡桩锚支护结构截面有限元数值模型,并模拟分析了不同自然参数和人工设计参数对桩锚支护边坡稳定安全系数的影响。研究结果表明:自然参数中土体内摩擦角和界面粘结强度对桩锚支护边坡的稳定安全系数影响较为显著,而土体重度和黏聚力的影响相对较小;人工设计参数中锚杆锚固端长度、锚杆的入射角及排桩嵌固深度是决定桩锚支护边坡的稳定安全系数的三个重要因素,而锚杆道数、锚杆竖向间距、锚杆预应力、锚固端直径及支护桩桩径的影响相对较小;研究结果可为桩锚支护边坡工程的设计和施工提供参考。     

结构面劣化特性对岩质边坡稳定性拟动力分析

考虑岩质边坡结构面震动劣化效应,采用拟动力方法,提出一种评估岩质边坡地震条件下边坡动态稳定性的分析方法。分析结果表明:考虑结构面震动劣化效应得出的边坡安全系数明显小于不考虑结构面震动劣化效应得出的安全系数;边坡安全系数由于震动劣化效应的影响随时间逐渐减小并最终稳定。地震烈度对边坡稳定性有显著影响,随着地震烈度增大安全系数波动程度增大,安全系数最小值减小。     

地震作用下路基内孔压变化规律的研究

采用动力有限元分析法,输入不同类型的地震波,在不同路堤高度、不同坡比及不同地震烈度情况下,计算分析高填土路堤边坡内孔隙水压力的变化,得出了在地震荷载作用下边坡内孔隙水压力的变化规律,为实际工程设计提供了一定的理论分析依据。