加筋土挡墙仿真模拟分析

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从古代人们将草筋混入泥中修建加固墙壁到现代的加筋土路基,挡墙,桥台等,加筋土技术已经有一段悠久的应用历史了,其中加筋土挡墙由于有着造型美观,建造经济,施工方便及技术性能优良等优点成为现代加筋土技术应用的重要方面,备受工程界的青睐。与加筋土挡墙应用历史和范围相比,对其理论研究显得滞后与不足,尤其在动力特性及动力设计方面。我国是地震多发区,这要求土工结构有一定的抗震性能,而我国以及其它各国对加筋土挡墙的抗震设计至今还没有一套完善的理论与标准,所以对加筋土挡墙在地震作用下的动力性能的研究就显得十分的必要和迫切。本文主要针对加筋土挡墙地震作用下的动力性能进行仿真分析。主要研究内容和取得的成果如下:(1)介绍了加筋土挡墙的发展历史、国内外研究动态以及地震作用下加筋土挡墙的破坏实例。对加筋土挡墙的组成部分,选材要求及结构特点等方面进行了归纳与总结。介绍分析了土工格栅的加筋机理:摩擦加筋原理、准粘聚力原理、均质等代材料原理、等效围压理论及弹性层板理论。并对加筋土挡墙各种破坏模式及其内外稳定性设计方法进行分析和总结。(2)根据加筋土挡墙的结构特点,将其简化成平面应变问题进行分析。依据加筋土挡墙的组成材料特点,选择适合的的单元类型。设置关键参数,利用ANSYS有限元软件建立了由土体单元、筋材单元、接触单元,面板单元组成的非线性有限元模型,设置关键参数,并进行了地震力作用下有限元分析。(3)从挡墙水平位移,加速度放大效应,筋带拉力分布三个方面对加筋土挡墙模拟结果进行分析。挡墙水平位移方面:在各级地震作用下,挡墙水平位移沿着墙高方向增大,在地震加速度较小时,挡墙沿着墙高方向的水平位移变化平缓,增量较小,在地震加速度较大时,挡墙沿着墙高方向水平位移的变化较大,增量较大。随着地震波加速度峰值的增大,加筋土挡墙顶部一质点的水平位移最大值呈增大的趋势,远离挡板的点的水平位移越小;加筋土挡墙的最大位移点在顶部靠近面板处的地方;在地震加速度到达峰值的时刻,挡墙的水平位移并未达到最大。加速度放大效应方面:挡墙质点的加速度放大倍数随地震加速度的峰值的增大而增大;沿墙高方向,加速度放大倍数呈变大的趋势;加筋土挡墙顶部质点的加速度放大倍数最大。筋带拉力分布方面:在加速度峰值为0.1g的地震作用下,筋带拉力最大值沿墙高方向增大,沿着筋带长度方向减小,由于筋带与挡板固定连接,筋带拉力最大值在挡板与筋材连接处,在对挡墙的抗震设计时应考虑对二者连接点的加固;在加速度峰值为0.2g~0.4g地震波作用下,筋带拉力沿长度方向先增大后减小,随着地震强度增大,潜在破裂面向后移动,在挡墙筋材的长度设计时,应考虑地震强度的影响。
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