公路悬臂挡土墙抗震设计计算分析

现行公路工程抗震规范（JTJ004-89）挡土墙的抗震验算,已不能满足公路工程建设需要,挡土墙结构的抗震设计计算分析是有待深入研究的课题.考虑土体-结构动力计算,建立计算模型,用波动有限元模拟方法,对公路悬臂挡土墙进行了抗震计算分析.得出结论：在水平地震力作用下,计算出了公路悬臂挡土墙的动力放大系数数值以及沿高度分布的规律,得到了最大地震加速度的变化曲线.为公路悬臂挡土墙的抗震设计提供了有益的理论参考.     

无连接挡板高填方路堤薄壁挡土墙土压力模型试验研究

根据远当国防公路扩建工程,提出无连接挡板高填方路堤薄壁挡土墙新型结构。应用土压力盒和钢筋应变片进行模型试验,测试挡土墙土压力分布规律和拉筋应变的变化规律。挡土墙土压力不同于经典土压力理论,从挡土墙顶部向下到1 3高度以上,土压力分布呈线性增加,1 3高度以下,土压力随高度变化不大;土压力的分布规律与挡土墙面板后填料的性质无关。试验及分析表明,该连接挡板式薄壁挡土墙结构是一种合理、经济、可以应用于高路堤实际工程的新型挡土结构。     

不同扶壁间距的仓扶式支挡结构土压力分布

针对扶壁式挡土墙在高填方工程中支挡高度的限制,提出仓格与扶壁相结合的仓扶式新型支挡结构,考虑支挡高度、扶壁间距等因素对立板侧向土压力计算和分布的影响,进行了数值分析和离心模型试验。采用ABAQUS建立10组工况的数值模型,支挡高度分别为10,20 m,扶壁间距分别为21/100H,6/25H,27/100H,9/25H,12/25H（H为支挡结构高度）,提取作用在立板上的接触应力;基于数值分析结果,制作了可调扶壁间距的支挡结构模型,分别在30g,60g离心加速度下模拟了部分工况的实际受力状况,由标定后的微型土压力盒采集数据;最后比较了实测值与理论值的差异,通过回归分析提出库仑主动土压力修正系数。研究结果表明：仓扶式支挡结构立板侧向土压力近似呈三角形分布,由于变形约束效应,在支挡结构中下部实测土压力较理论值偏大;立板侧向土压力在参照库仑理论计算时,需要考虑增大系数进行修正,10,20 m支挡高度修正系数分别为1.13~1.31和1.07~1.12;仓扶式支挡结构中的扶壁具有摩擦减压作用,通过改变扶壁间距可以有效减小立板侧向土压力。     

考虑地基固结的挡土墙土压力有限元法分析

应用有限元程序建立了考虑地基固结的挡土墙后土压力分析平面应变计算模型,研究了等效交通荷载作用和工后固结阶段挡土墙土压力与土体水平位移分布规律。计算结果分析表明：挡土墙与土体之间的相对位移决定了土压力分布规律;在外部荷载作用下挡土墙形成刚体旋转与平行移动的混合位移模式,该模式决定了土压力沿深度的变化规律;固结变形导致的土压力与水平位移变化与荷载作用下的土压力与水平位移变化规律类似但方向相反。     

整体式斜交桥台-桩-土体系往复加载拟静力试验

将整体式桥台引入斜交桥中形成整体式斜交桥，可有效改善地震中桥梁上部结构纵横向耦连效应造成的面内扭转及落梁现象；但整体式桥台中主梁与桥台浇筑为一体，在地震作用下将发生复杂的桥台-桩-土相互作用。为此，以某整体式斜交桥为原型，开展了斜交桥台-H形钢桩-土体系往复加载拟静力试验研究，探究了体系的抗震性能、台后土压力分布规律以及桥台和钢桩的水平变形特征等。结果表明：斜交桥台-H形钢桩-土体系具有较高的耗能能力及延性，台后土对体系的抗震性能影响显著。台后土提高了体系抗侧承载力及刚度，但亦造成正负向受力不对称性，其中正向抗侧承载力及刚度明显高于负向，但残余承载力及位移明显小于负向。在小位移（<0.01H，H为桥台高度）下，斜交桥台的台后土压力沿埋深方向近似呈三角形分布，最大土压力位于台底；沿水平方向呈抛物线形分布，最大土压力位于距桥台锐角0.25 m处；沿纵桥向呈三角形分布，最大土压力位于台背。在大位移（≥0.01H）下，台后土靠台背处出现明显扇形塌陷区域，导致桥台顶部土压力降低，沿埋深方向开始呈双折线分布，沿水平方向呈三折线分布，最大土压力位置不变；沿纵桥向呈双折线分布，最大土压力与台背距离随加载位移逐渐增加。试验结束时，桥台顶部塌陷区域深度近500 mm，宽度近600 mm。加载过程中桥台基本为刚体，出现平动及转动位移；由于部分台后土流动至钢桩前侧，钢桩顶部产生朝向台后土方向的局部累积变形，桩身水平变形在埋深0.25 m处出现拐点及最大值，而非桩顶，试验结束后无明显残余变形。     

均质粘性填土挡土墙地震主动土压力计算方法研究

目前,挡土墙地震条件下主动土压力的计算采用最多的就是Mononobe-Okabe理论公式及其相关改进公式,但这些方法几乎都是在相当的假定和简化条件下进行的,致使公式的适用性受到很大的限制。基于MononobeOkabe理论及其它相关研究成果推求更一般条件下的计算公式,综合考虑墙后填土粘聚力c、内摩擦角φ,墙背与填土间的粘着力c'、外摩擦角δ,填土面倾角β(填土面为单一斜度),地震水平加速度系数kh和竖向加速度系数kv,地面超载q0等因素;并基于拟静力法思想,采用水平层分析法(微分薄层法)得到土压力的分布强度、土压力合力大小,以及土压力合力作用点位置高度计算公式。     

中欧规范重力式桥台地震作用计算对比研究

重力式桥台作为特殊的支挡结构,在地震区的抗震设计显得尤为重要。欧洲重力式桥台的抗震设计与国内规范不同,它是基于位移理论的挡土墙抗震设计方法。通过对比中欧重力式桥台抗震设计,比较在两种规范下地震土压力和桥台自身水平力计算上的差异,通过实例评价了欧洲和中国两种标准下重力式桥台的安全性。结果表明,欧标基于位移理论的重力式桥台地震作用值远高于我国抗震规范的计算值,欧标设计过于保守,一定程度上限制了重力式桥台在地震区的使用。     

双面加筋挡土墙结构特性分析

结合远安至当阳一级公路改建工程中采用的双面加筋挡土墙结构,以非线性有限元法对其结构特性进行了分析,并用Drucker—Prager模型模拟土体材料的非线性,研究分析了拉筋拉应力及墙背土压力沿墙高的分布规律,有限元分析结果与现场实测值吻合良好。研究表明,双面加筋挡土墙结构明显不同于一般重力式挡土墙,研究成果对其工程应用和进一步推广提供参考。     

路基悬锚式挡土墙墙背土压力分布

路基悬锚式挡土墙是一种新型的挡土墙,其墙背土压力分布与常规挡土墙墙背土压力分布规律不同,不能套用现有的公式进行计算。根据其受力特点,结合项目研究的需要和依托工程的实际情况,确定了以墙高8,9,10 m这3种工况对路基悬锚式挡土墙的墙背受力情况及土压力分布情况进行现场试验和跟踪检测。通过实体工程的实测数据及其结构特点对悬锚式挡土墙的墙背土压力进行了分析,并与墙后土压力设计值及修正后的公式计算值进行了对比。结果表明:路基悬锚式挡土墙各测试点的墙背土压力随时间逐渐增大并趋于稳定,沿墙高呈3段式非线性分布;墙背土压力近似分布图形可以参照现有锚定板挡土墙的计算方法得出,但需进行修正,土压力系数宜取1.2～1.4;为提高挡土墙墙背的受力均匀性及挡墙的整体稳定性,第1层锚杆高度与底板的距离宜为挡墙建筑高度的1/3且距离底板不宜大于2.5 m,各锚杆层间高差宜为2.5～3 m;墙背最上层锚杆位置由于受土压力较小,因此最上层锚杆布设高度宜为距墙顶1/3高处,且适宜高度为2～3 m;悬锚式挡土墙的双层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为6～10 m,3层锚杆与锚定板型式建筑高度宜为10～12 m。     

悬锚式挡土墙有限元分析

挡土墙是路基工程中常用的支挡构造物,悬锚式挡土墙是一种组合式轻型支挡结构。本文应用有限元方法分析两层锚定板的悬锚式挡土墙墙背土压力和拉杆拉力。结果表明,墙背土压力沿墙高近似呈线性增长的趋势,在底部急剧变小,其值介于主动土压力和静止土压力之间;当采用两层拉杆时,上、下层拉杆宜分别布设于距墙顶和墙底板上沿约H/3位置处。     

废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙的抗震性能振动台试验

为了研究废弃钢渣回填土工格栅加筋挡土墙在地震作用下的抗震性能,根据量纲分析理论中的Froude常数与相似比原理设计了土工格栅加筋挡土墙振动台试验模型,利用汶川地震近场什邡波(SF)和远场松潘波(SP)作为主要加载波形,以废弃钢渣为回填料,开展了土工格栅加筋钢渣挡墙的振动台模型试验.考虑地震强度的影响研究加筋挡土墙在不同...     

深水桥梁结构的地震反应分析

南水北调工程丹江口二桥主桥为四跨预应力混凝土变截面连续箱粱,其2号主墩基础入水深度超过40 m,在动力荷载作用下水对该类结构的动力特性和地震反应的影响不可忽略。以丹江口二桥为例,用有限元程序ANSYS建立了该桥的有限元模型,模拟了该桥的动力特性和地震反应,利用分析结果探讨了水对该桥动力特性的影响。输入地震波后,由于水的附加质量引起的惯性力和动水阻力的影响,结构的位移和内力较之不考虑水的情况会有所增加,但由于桩质点运动的速度和加速度较小,导致附加质量引起惯性力和动水阻力较小,所以给结构带来的影响较小。分析结果为同类结构的抗震分析提供了参考。     

围护墙参与作用下[STHZ]3[ST][HT2”H]层地铁车站的结构抗震分析

为研究地下车站在围护墙参与下地震作用的影响,以某地下3层车站为例,采用工程设计可操作性较好的反应位移法,通过简化的二维平面模型分析地震作用下带围护墙地下车站结构的响应特征。主要研究内容和结论如下： 1）结构角部较大弯矩由对角分布转变为同侧分布且数值增大,侧墙剪力有所减小,板的轴力互有增减; 2）指出地震工况与静力作用下结构受力的异同,负1层侧墙支座弯矩明显增大,板的剪力减少,而墙的剪力则明显增加; 3）给出同类型地下车站在地震作用下结构方案的设计建议,包括关注侧墙-顶板支座、侧墙跨中的配筋率,重视侧墙的抗剪截面拟定。     

双级加筋土挡墙动力特性振动台试验（双语出版）

针对目前多级加筋土挡墙动力试验研究不足的状况,通过大型振动台模型试验对地震荷载作用下双级土工格栅加筋土挡墙的动力特性进行研究。运用Bockingham π定理对双级土工格栅加筋土挡墙模型进行相似设计,采用标准砂作为回填砂、混凝土砌块作为挡墙和土工格栅作为筋材构成试验模型,并测试墙体和回填土的反应特性,得到土压力、墙面位移和土体加速度。试验结果表明：地震作用下挡墙立面墙体呈现倾斜并带有屈曲外鼓变形模式;挡墙水平位移、顶部沉降及分层沉降均随着地震峰值加速度增大而增大,最大值发生在挡墙顶部;随着输入地震荷载增大,砌块式挡墙缝隙中先出现淌砂,最后顶部模型砖掉落,挡墙破坏;加速度沿墙高存在放大效应,地震峰值加速度放大系数随着峰值加速度的增大而减小;下级挡墙峰值动土压力均呈现“中间大两端小”分布规律;上级挡墙峰值动土压力在小震时呈现“中间大两端小”,强震时呈现“中间小两端大”分布规律;台阶处下级挡墙顶部动土压力和水平位移均大于上级挡墙底部相应值。研究成果可为双级土工格栅加筋土挡墙的抗震设计提供理论支持。     

重力式和衡重式挡土墙抗震性能研究

选定同一路基横断面,用理正岩土51软件设计出相同安全系数的重力式挡土墙和衡重式挡土墙,利用ANSYS软件分别对二者加固路基的抗震性能进行了模拟计算。通过拟静力法和有限元法计算出两种挡土墙的支护抗震性能,从其位移云图分析比较表明,在静力作用和安全系数相同的情况下,只考虑水平地震力,两种挡土墙的抗震效果是一致的。     

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。     

大件重载道路挡土墙结构有限元分析

对于西南山区某火电厂大件设备运输道路的挡土墙进行针对性分析。在合理模拟重载效应的前提下选取典型挡土墙断面,采用有限元软件模拟重载传递到路基中,在分析填土、墙体及重载作用效应的基础上,对挡土墙的内力及稳定性进行分析。该方法不仅可以考虑土与墙体的本构关系,还可以合理地反映界面的力学效应。     

大跨度刚构桥的行波效应影响分析

以老庄河大桥为例,采用通用有限元ANSYS程序,分析了考虑行波效应下连续刚构桥的地震反应,并与一致激励作用下的结果做了比较。分析表明,不考虑行波效应对连续刚构的主梁不利,而对墩底内力偏安全。     

敏感环境下岩土混合边坡支护结构对比分析

以敏感环境下某岩土混合高边坡工程为例,通过MIDAS-GTS有限元程序分别建立锚拉式桩板挡墙和双排桩两种支护结构的数值分析模型,对比研究了这两种支护结构的位移和内力分布特征。分析结果表明:两种支护结构均能较好地控制边坡位移,双排桩的内力分布规律较锚拉式桩板挡墙更加简单合理。综合考虑施工难度及工期等要求,确定双排桩为最优支护设计方案。