模块式加筋土挡墙动力反应试验研究及数值分析

发布时间：2020-11-17 13:09

　　 以汶川地震中破坏的双级台阶式加筋土挡墙和现有模块式直立加筋土挡墙这两类实体工程为研究对象,设计和完成了2个大型振动台试验;利用FLAC3D软件建立了加筋土挡墙数值模型,模拟振动台试验工况;根据试验结果、国家标准和其他专家学者研究成果对现阶段双级加筋土挡墙的潜在破裂面进行了归纳、总结。主要工作如下:(1)根据相似定律,应用量纲分析法推导了17个独立物理量的相似关系,确定了模型试验相似关系;完成了相似比1:10的双级加筋土挡墙模型和相似比1:4、相似比1:2的单级加筋土挡墙振动台试验模型;确定了模型填料、土工格栅、模型砖、传感器类别和布设位置,介绍了材料的基本情况;确定了输入地震波类型及试验加载方案。(2)双级加筋土挡墙振动台试验研究了水平地震作用下模型的动力特性:观察了挡墙在各工况下的宏观现象及挡墙的破坏形式;测试了模型不同高度和不同位置处的加速度响应;测试了挡墙不同位置处位移响应和残余位移响应;研究了上下级挡墙和台阶处动土压力分布规律;研究了土工格栅的应变分布规律。(3)单级加筋土挡墙振动台试验研究了水平地震作用下模型的动力特性:观察了挡墙在各工况下的宏观现象及挡墙的破坏形式;测试了模型在不同相似比、不同高度和不同位置处的加速度响应同时分析了模型的频谱特性;测试了挡墙不同相似比、不同位置处位移响应和残余位移响应;测试了挡墙在不同相似比下顶部不同位置的沉降分布响应和残余沉降分布响应;研究了不同相似比下挡墙动土压力分布规律;研究了不同相似比作用下土工格栅的应变分布规律。(4)运用FLAC3D建立了双级加筋土挡墙和单级加筋土挡墙数值模型,并对其施加与振动台试验一致的试验工况。研究了加速度、动位移、竖向沉降、动土压力和筋材应力在水平地震作用下的响应。(5)介绍了现阶段四类潜在破裂面计算方法;应用数学方法,对卧龙波和EL-Centro波作用下的所有工况,进行了指数拟合;综合各类潜在破裂面计算方法,提出了考虑平台宽度的双级折线型潜在破裂面,可作为双级加筋土挡墙加筋长度设计计算的参考、依据。
【学位单位】：防灾科技学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU476.4
【部分图文】：

现代土工加筋技术是1965年法国工程师Henri.Vidal提出并发展起来的新兴技术。比利牛斯山的加筋土挡墙是 Henri.Vidal 运用新兴技术建造的第一座，因其造价经济、施工周期短、适应不同地基等诸多优点，随后在世界各地大量推广使用。杨果林在所著书[2]中提及：1978 年云南田坝贮煤场修建了第试验性加筋土挡墙，1980 年在山西铜城—陵川公路上修建了第一座公路加挡墙。随后经历技术引进阶段、建设与发展阶段，土工加筋技术在我国的交统、水利系统、港口工程、建筑结构等诸多领域得到广泛使用。加筋土挡墙由挡墙、回填土和筋材三部分组成，见图 1.1、1.2。与传统的重挡墙中的挡墙硬抗外力不同，加筋土挡墙的受力情况如同太极中的“四两拨”：回填土将侧向土压力作用于挡墙，挡墙因为作用力与反作用力关系，通结作用将压力传递给筋材，筋材所受拉力和其自身与土体的界面摩擦相平

现代土工加筋技术是1965年法国工程师Henri.Vidal提出并发展起来的新兴技术。比利牛斯山的加筋土挡墙是 Henri.Vidal 运用新兴技术建造的第一座，因其造价经济、施工周期短、适应不同地基等诸多优点，随后在世界各地大量推广使用。杨果林在所著书[2]中提及：1978 年云南田坝贮煤场修建了第试验性加筋土挡墙，1980 年在山西铜城—陵川公路上修建了第一座公路加挡墙。随后经历技术引进阶段、建设与发展阶段，土工加筋技术在我国的交统、水利系统、港口工程、建筑结构等诸多领域得到广泛使用。加筋土挡墙由挡墙、回填土和筋材三部分组成，见图 1.1、1.2。与传统的重挡墙中的挡墙硬抗外力不同，加筋土挡墙的受力情况如同太极中的“四两拨”：回填土将侧向土压力作用于挡墙，挡墙因为作用力与反作用力关系，通结作用将压力传递给筋材，筋材所受拉力和其自身与土体的界面摩擦相平

年 9 月智利 8.3 级地震（见图 1.3，图 1.4）后，美国 Geotechnical Extreme EveReconnaissance Association（简称 GEER）报告中说道“加筋土挡墙中没有现由于地震土压造成的破坏”。2014 年 4 月智利 8.2 级地震（见图 1.5，图 1后，美国 GEER 报告中提到“总体而言加筋土挡墙的响应是不错的基本没有现大的破坏”。2011 年 3 月日本 9.0 级地震（见图 1.7，图 1.8）中相邻两座土结构物的反应大相径庭，素土边坡垮塌，加筋土挡墙安然无恙。2010 年 2 月利 8.8 级地震（见图 1.9，图 1.10）后，美国 GEER 报告中提及“加筋土挡墙智利的应用广泛…这次地震中它们的表现优越！”。又如 2008 年的汶川地震2001 年的中美洲 EI Salvador 地震、1999 年的土耳其伊兹米特地震、1999 年台湾集集地震、1995 年的阪神地震及 1994 年的 Northridge 地震。仅以 2008 汶川地震数据举例，韩鹏飞[4]通过震后调查挡墙的破坏情况，345 座破坏挡墙仅有 3 座为加筋土挡墙，占总破坏数量的 0.9%。
【参考文献】

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本文编号：2887530