【摘 要】
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加筋土挡墙具有施工简单、造价低等优点,近年来广泛应用于公路、铁路等各类土建工程的支挡结构中。在低烈度地震作用下,加筋土挡墙相对于重力式挡墙而言具有良好的抗震性能,但是在高烈度地震作用下,加筋土挡墙的抗震性能还没有被研究清楚,且抗震设计计算方法不够完善,这就限制了其在抗震领域的运用。鉴于此,本文针对加筋土挡墙的结构动力特性及地震响应进行了计算分析,论文的研究成果将进一步揭示加筋土挡墙的抗震机理,为完
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加筋土挡墙具有施工简单、造价低等优点,近年来广泛应用于公路、铁路等各类土建工程的支挡结构中。在低烈度地震作用下,加筋土挡墙相对于重力式挡墙而言具有良好的抗震性能,但是在高烈度地震作用下,加筋土挡墙的抗震性能还没有被研究清楚,且抗震设计计算方法不够完善,这就限制了其在抗震领域的运用。鉴于此,本文针对加筋土挡墙的结构动力特性及地震响应进行了计算分析,论文的研究成果将进一步揭示加筋土挡墙的抗震机理,为完善抗震设计方法提供理论依据和参考,具体内容如下:(1)固有频率是反映结构动力特性的重要参数,是进行结构动力研究的首要内容,通过总结分析现有的结构固有频率计算方法,建立了Pasternak双参数地基与Bernoulli-Euler梁相互作用的加筋土挡墙固有频率计算模型,引入灰关联分析法,以填土弹性模量、泊松比、重度、黏聚力、内摩擦角为影响因素,分析影响因素与固有频率之间的关联度,得到加筋土挡墙振动特性敏感因子。对比加筋土挡墙与重力式挡墙固有频率的区别,对加筋土挡墙与重力式墙抗震性能进行了比较分析。(2)加筋土挡墙的位移抗震设计是一个重要方面,其震后破坏程度在很大程度上取决于其在地震中的变形,采用基于容许位移的抗震设计是结构物抗震设计的发展趋势。为研究加筋土挡墙的地震位移,以直线形简化破裂面为基础建立了位移计算方程,采用极限分析原理计算了加筋土挡墙水平地震位移,并对水平位移影响因素进行了参数分析。计算表明,增大加筋土挡墙面板宽高比、减小筋材间距均会使得墙体的滑动位移减小,在地震较弱情况下,加筋土挡墙与重力式挡墙位移相差较小,但随着地震加速度的增大,重力式挡墙位移增加较快,加筋土挡墙的位移增加较慢具有较好的变形协调性。(3)提出了一种计算加筋土挡墙地震稳定性的新方法,将加筋土挡墙破裂面视为由多个倾斜线段组成的多线性破裂面形式,这些线段在一个平面内以不同的长度和角度相互连接,将筋材总拉力值作为目标函数,通过生成随机角求解此目标函数,以此来确定筋材的拉力和破裂面的位置。采用该方法进行了内部稳定性影响因素分析,计算了加筋土挡墙滑动破裂面,总结了筋材拉力、筋材长度对稳定性的影响规律。(4)地震动力时程分析是研究加筋土挡墙振动过程特性的有效方法,考虑到岩土材料本构关系的复杂性,将筋—土复合材料等效为一种筋材与土体之间可发生滑动的结构形式,编制了复合响应有限元动力时程计算程序。计算了重力式挡墙与加筋土挡墙振动时程,对比分析了振动过程中两种不同类型挡墙的动力反应特点,总结了加筋土挡墙结构的动力性能。(5)根据计算分析,全面总结了加筋土挡墙结构的抗震机理并提出了相应的抗震设计建议,通过分析影响加筋土挡墙抗震性能的因素,提出了提高加筋土挡墙抗震性能的构造措施,针对震后加筋土挡墙混凝土面板产生的裂缝提出了可采用中高压注胶法进行修复。
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