岩质边坡稳定性数值模拟及动力响应分析

采用快速拉格朗日方法,以差分技术引入时问因素实现了从连续介质小变形到大变形的分析模拟,对湖南省对121援建项目一四川理县至小金公路工程中豹子嘴边坡建立了三维模型,并采用2008年5．12汶川M8．0级地震中木卡站实测的地震波,在对地震波进行校正的基础上,进行动力数值模拟,分析了地震荷载作用下岩质边坡的位移、加速度和速度的动力响应过程和规律。岩质边坡动力响应分析表明地震荷载下岩质边坡最小水平永久位移、最小水平加速度反应峰值及最小水平速度反应峰值均发生在坡脚处,且在竖向方向均存在较明显的放大效应,其位移、加速度和速度的放大效应存在一定差异,放大倍数分别为18,1．3和6．35。     

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。     

地震作用下含地下水边坡动力响应耦合分析

运用有限差分软件FLAC3D,建立赋含地下水的三维土质边坡模型,并基于Byrne动孔压增长模型,研究了不同地下水位下边坡的加速度、速度、频谱地震动力响应规律;分析了超静孔隙水压力变化规律。结果表明:在地震作用下,边坡对地震动加速度具有垂直放大效应和临空面放大效应,随着距坡面距离的减小,坡内加速度放大系数呈先减小后增大的趋势,含地下水边坡的放大作用大于无水边坡;速度放大系数沿坡面高程增加而增加,坡内速度放大系数变化规律与加速度一致;边坡主要对地震动的低频成分起放大作用,傅里叶谱峰值随地下水位升高而降低;边坡坡脚位置处超静孔隙水压力最小,但超孔比最大,极易发生液化。     

超大跨斜拉桥群桩基础多点振动台试验

为研究一致激励条件下大跨度桥梁群桩基础的地震响应,以一座试设计斜拉桥(全长2 672m,主跨1 400m)为原型,设计了1/70的桩-土-桥梁结构全桥物理模型,基于该全桥模型开展群桩基础振动台试验研究。采用微粒混凝土和铁丝制作钢筋混凝土主塔和桥墩,C40混凝土和6mm螺纹钢制作桩基础和承台,质量比为3∶1的砂子和木屑模拟土体。模型包含8组群桩基础,分别支撑过渡墩、辅助墩和主塔。地震波采用人工波Acce100,自然地震波El Centro,Mexico City和Chi-Chi,以研究不同卓越频率地震波输入对大跨度桥梁群桩基础的影响。分析群桩基础的地震反应规律,包括不同桥墩处桩基础的桩身加速度、位移和弯矩。结果表明:因不同位置处群桩基础振动特性不同,相同地震动经各群桩基础传递至过渡墩、辅助墩和主塔底部,产生不同变化,导致不同桥墩或主塔处输入上部结构的激励不同;支撑辅助墩和主塔的群桩基础,桩顶加速度和相对位移随着输入地震波加速度峰值的增加而增加,但峰值加速度放大系数降低。4种地震波中Chi-Chi波引起的各群桩基础桩顶相对位移和桩顶弯矩响应最大;输入地震动为Mexico City波时,过渡墩处的群桩基础桩顶相对位移、加速度峰值放大系数大于辅助墩处群桩基础的相对位移和放大系数,输入地震动为其他3种地震波时,结果相反。     

不同频率地震波作用下的土质边坡动力响应研究

运用有限差分软件FLAC2D，通过改变正弦波的频率，研究边坡的位移、加速度和速度的动力响应。结果表明:坡体对地震波加速度有放大作用，随着竖直高度的增加或距离坡面距离的减小，放大效应愈加明显，且在坡顶处放大系数最大；在坡面中部，坡体对地震波速度有削弱作用，但在坡顶和坡脚处表现为放大作用，且速度最大值位于坡脚处。边坡在地震波持续作用下位移增大，且最大位移出现在坡脚处，当其达到临界状态时边坡失稳。当地震波频率逐渐增大，加速度峰值放大系数呈增大趋势，速度放大系数呈增大趋势，坡体位移呈减小趋势。     

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。     

软土地基中软土厚度及刚度对地表地震响应影响研究

为研究深厚软土地层的软土层厚度和刚度对地表地震响应的影响，以某高速公路工程勘察钻孔为基础，考虑了软土层的厚度和刚度变化，研究了14个计算剖面。计算剖面分为两组，一组的软土层厚度由18.8 m逐渐变化至2.8 m，另一组的软土层剪切波速由105 m/s变化至185 m/s。将集集、El Centro和汶川地震记录调幅至0.05 g，0.10 g和0.20 g，形成9组输入。利用一维场地动力分析程序Deepsoil对计算剖面在输入下的动力反应进行分析，统计计算剖面的地表峰值加速度和放大系数。结果表明:在各计算剖面下，随着软土层的厚度增大，地表峰值加速度和放大系数变小；随着软土层刚度提高，地表峰值加速度和放大系数变大。     

济南市地铁车站抗震特性振动台试验研究

以济南市轨道交通R1线演马庄西站为工程背景，采用振动台试验研究土体自由场、两层两跨车站结构土体-结构体系在典型地震波下的动力特性。结果表明:在自由场试验中，随着输入地震波峰值的逐渐增大，相同位置的加速度放大系数逐渐减小；在土体-结构体系试验中，由于地下结构的存在，地震波在传播过程中放大效应与自由场存在差异，且不同类型的输入波产生不同的加速度放大系数变化规律。     

海口市世纪大桥工程场地土层的地震影响评估

以海口世纪大桥场址危险性分析给出的基岩峰值加速度、基岩加速度反应谱、人工合成地震波及工程场地勘察资料为基础，结合世纪大知边墩和水中主塔墩孔位的土层剪切波速测试与土动力三轴试验结果，对海口世纪大桥工程场地土层进行了地震反应分析，对土层地震影响效应的评估可作为海口世纪大知抗震设防的依据。     

磴口黄河大桥拟选工程场地地震影响评估

以磴口黄河大桥拟选桥址地震危险性分析给出的基岩峰值加速度、基岩加速度反应谱、人工合成地震波及工程场地勘察资料为基础，结合拟选桥址的土层剪切波速测试与土动力三轴试验结果，对磴口黄河大桥拟选工程场地进行了地震反应分析，其结果可作为磴口黄河大桥桥址选定及大桥抗震设防的依据。     

反倾边坡支护结构的拉筋动力响应振动台试验研究

采用几何相似比为1:30的模型,模拟含泥化夹层的反倾岩质边坡振动台试验,在EL Centro地震波、汶川地震波和人工波的作用下,研究了预应力锚索(杆)拉筋轴力的动力响应规律。结果表明:泥化夹层饱水后,不同高程处拉筋轴力的地震动力响应值均大于泥化夹层饱水前;拉筋轴力的最大值并不随着输入地震波峰值(PGA)的增加而递增,在汶川地震波激振下,当PGA=0.3 g时达到峰值;拉筋预应力的损失值随着高程的增加而增大,随着输入地震波峰值的增加而收敛。     

基于振动台试验的桩板墙加固边坡抗震性能研究

以大型振动台模型试验为手段,以昆明市某边坡为原型,对地震作用下桩板式抗滑挡墙加固边坡的加速度、位移和动土压力响应的分布特征和变化规律进行研究。以大瑞人工波为研究对象输入地震波,设计相似比为1∶20的桩板墙加固边坡模型与自然边坡开展对比实验。研究表明：自然边坡在Ⅷ级地震烈度下,边坡体后缘产生大量张拉裂隙,后缘与母体脱空,具备滑坡的前兆特征,与自然边坡试验现象比较,桩板墙加固边坡的抗震稳定性较好,边坡在设防烈度（Ⅷ基本烈度）范围内保持稳定;当加载地震波峰值加速度相对较小时,水平加速度延高程有明显放大效应,会对自然边坡稳定性产生不利影响;当加速度相对较大时,有水平加速度延高程既出现放大现象也产生缩小现象;桩板墙加固后边坡对地震波的放大效应明显比自然边坡土体小,说明桩板墙能有效减弱边坡的震动效应;在地震动激励下,动土压力峰值随着加载地震波幅值的增大而增大,在同一加载工况下,离桩顶越远,动土压力峰值越大,桩板墙最大土压力出现在靠近桩板墙底的位置。试验结果有助于揭示该结构抗震机制,可为支挡结构的选取与桩板墙结构抗震设计提供依据。     

行波效应作用下自锚式悬索桥地震响应分析

为了研究空间性地震动中的行波效应对某自锚式悬索桥的动力响应影响,以某大跨度悬索桥为研究背景,首先确定了符合悬索桥桥址场地特性的抗震设计反应谱,并以此作为目标谱.基于随机振动理论,将目标反应谱转换为当量的加速度时程曲线作为大跨度悬索桥抗震分析的地震动输入.根据地震波视波速的离散性选取400 m/s,800 m/s、1 200 m/s和1 600 m/s来考虑行波效应对大跨度悬索桥动力响应的影响.研究结果表明:视波速小于1 200 m/s时,桥塔塔底剪力随着视波速的增加而增加.视波速大于1 200 m/s时,1号塔塔底剪力随着视波速的增加而减小,2号塔塔底的剪力则在增加.考虑行波效应时,桥塔的弯矩随着视波速的增加而上下波动,但与一致激励情况相比,1号塔塔底处弯矩响应值在一致激励情况下得到的弯矩值处上下波动,2号塔塔底处弯矩一直小于一致激励的弯矩值;桥塔塔顶位移受行波效应的影响较大,其塔顶最大位移响应是一致激励的2倍.大跨度悬索桥抗震设计考虑行波效应是非常必要的.     

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。     

公路路基截面参数对地震动力响应的影响分析

基于有限元软件,采用D-P材料模拟路基填土,加载汶川地震波,对公路路基路面结构进行弹塑性瞬态动力学分析。分析了不同路基填土高度、路基边坡坡率及路基宽度等参数影响下的路基顶面动力响应。在给定参数的情况下,相比于位移响应而言,路基顶部加速度响应由路基截面尺寸的变化引起的变化幅度较小。     

汶川地区含软弱层岩质边坡地震响应研究

汶川地震中含软弱层顺层岩质边坡破坏严重。为探究其地震响应情况，以大光包滑坡为工程背景，运用FLAC3D建立一含软弱层边坡模型，按不同工况加载，研究边坡响应规律。结果表明:边坡响应剧烈程度与地震波幅值具有正相关关系，与软弱层强度反相关；波形对边坡响应影响具有重要作用，需要区别对待；软弱层存在增大了边坡响应，增加了地震作用下边坡破坏的风险，是岩质边坡地震稳定性评价中重要因素。     

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。