基于拟动力法的地震作用下加筋土挡墙动力分析

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加筋土挡墙作为一种柔性结构因其良好的动力性能在公路、桥梁、水运、边坡受到了广泛的运用。然而,目前大多数关于加筋土挡墙的动力研究采用的是拟静力方法。拟静力方法关注动力响应的最大值,未关注加筋土挡墙动力时程效应,这对研究加筋土动力响应规律和破坏机制不利。因此有必要基于拟动力方法从多方面研究加筋土挡墙动力时程响应,进而分析其动力演化过程。本文通过基于拟动力法的理论分析、振动台试验和数值模拟等方法主要从地震加速度、筋材拉力、土压力以及挡墙位移四个角度得出加筋土挡墙的动力时程响应规律,最后通过挡墙位移分析其动力破坏演化过程。该方法适用于大多数加筋土挡墙的地震动力分析中,既为加筋土挡墙的的动力响应研究提供基础,也为研究其破坏机制和破坏模式提供参考,进而为加筋土挡墙的动力设计和稳定性分析提供一定的借鉴意义。本文具体研究内容如下:(1)利用地震波的传播理论得出加筋土挡墙的响应加速度变化规律,然后以该规律为基础推导了筋材拉力和土压力时程计算理论,最后结合筋材拉力计算理论、土压力计算理论和分区计算理论得出了挡墙位移最大值的计算方法。将推导的理论与振动台试验结果进行了对比验证,分析加筋土挡墙的动力时程响应规律,为加筋土挡墙的动力设计提供一定的依据和参考。(2)开展一系列小型振动台试验,研究不同地震加速度下加筋土挡墙的响应加速度、筋材拉力、土压力以及挡墙位移的最大值分布规律。通过输出同一地震加速度下不同时刻的试验值,分析加筋土挡墙内部和外部的变化规律,进而为研究加筋土挡墙的动力演化过程奠定基础。(3)利用ABAQUS数值模拟工具建立加筋土挡土墙的动力分析计算模型,并根据试验所得物性试验数据输入数值计算所需参数。通过输出和处理数值计算结果,一方面与振动台试验结果进行对比验证,验证数值工具模拟结果的合理性和可行性;另一方面通过输出位移云图,探究加筋土挡墙在地震作用下的动力演化过程和破坏机制,为加筋土挡墙的工程应用提供一定的指导。
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