地震作用下预应力锚固岩质边坡震后位移计算

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cowboy94
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
我国是一个地震频发的国家,在地震作用下岩质边坡容易发生滑动和坍塌,造成难以估量的人类伤亡和基础设施的破坏。预应力锚索作为一种常用的边坡支护结构,在边坡加固措施中应用广泛。汶川地震震后调查表明边坡锚固技术有很好的抗震加固效果。然而目前边坡锚固机理及在地震作用下的稳定性评价理论研究仍不够成熟。因此,开展锚索加固机理及地震作用下锚固边坡稳定性研究有重要理论意义与工程实际价值。
  目前在岩质边坡动力稳定性分析中,Newmark滑块位移法(又称Newmark法)是一种常用的边坡稳定性评价方法。然而Newmark法在计算锚固岩质边坡震后位移时,一般假设边坡屈服加速度系数为定值,没有考虑在地震时程中因滑块下滑引起的锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响。为此,本文基于弹性力学理论从力学角度分析了锚杆(索)的刚度系数计算方法,并以预应力锚索锚固岩质边坡模型为例,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导了考虑锚索轴力实时动态效应的边坡震后位移计算方法,并进行了算例分析与模型试验验证。论文主要研究内容与结论如下:
  (1)针对锚固岩质边坡,基于Mindlin位移解,论述了弹性范围内锚杆(索)极限抗拔力与其刚度系数计算方法,分析了岩土层参数对锚杆(索)受拉时其自由段与锚固段位移占总位移比例的影响,指出在一般岩土体中锚固段内发生的位移不容忽视,考虑锚固段位移得到的锚杆(索)刚度系数更加准确。
  (2)基于拟静力模型,针对典型锚固岩质边坡,采用极限平衡法与Newmark法,考虑锚索轴力实时动态变化对边坡屈服加速度系数的影响,推导出锚固岩质边坡在地震作用下锚索轴力实时动态变化、边坡动态安全系数与实时屈服加速度系数以及震后位移计算的计算表达式,提出了锚固岩质边坡震后位移计算的实时动态Newmark滑块位移法。
  (3)使用MATLAB编程,以地震波记录时间为时间间隔,通过计算每一个地震时间间隔的锚索轴力、边坡动态安全系数与屈服加速度系数并进行实时动态更新,实现了实时动态Newmark滑块位移法计算锚固岩质边坡震后位移过程。
  (4)结合算例,对比分析了不同边坡模型参数下实时动态Newmark滑块位移法与Newmark法计算的震后位移差异,发现实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移要偏小,且两者之间的差异会随着边坡整体稳定性的提高而逐渐减小,随地震峰值加速度系数与锚固段岩体弹性模量增大而逐渐增大。
  (5)对比振动台模型试验实测结果,实时动态Newmark滑块位移法较Newmark法计算的震后位移更接近实测结果,验证了本文提出的实时动态Newmark滑块位移法的合理性。
其他文献
我国西北部寒冷区域矿产资源丰富,铁路边坡岩体在遭受长期季节性冻融作用后,经历重载列车的动力荷载作用,往往会出现边坡损伤与局部失稳破坏问题。开展寒区重载列车作用下冻融边坡的稳定性与长期使用寿命问题研究具有十分重要的意义。本文以朔-黄铁路山西段东风隧道的洞脸边坡实际工程情况为依托,采集了边坡常年冻融区的砂岩试样,开展了冻融循环试验、静态物理力学测试、SHPB动态力学试验、数值试验、理论分析与边坡长期局
学位
随着现代建筑向高层、大跨度及低能耗方向发展,对混凝土的轻质、高强以及保温隔热等性能提出了更高要求。轻骨料混凝土具有轻质、高强、保温隔热及耐火性能优良等特点,已成为现代混凝土材料主要发展的方向之一。本文以页岩陶粒混凝土为研究对象,依托国家“十三五”科技支撑项目“制品用高性能混凝土材料设计与制备技术与应用(2017YFB0310003)”,对页岩陶粒混凝土性能进行了试验研究,并在此基础之上对页岩陶粒混
学位
冷弯薄壁型钢构件具有良好的截面性能,易于预制和量产,并可回收利用,因此被广泛地应用于各种轻型钢结构中。但和整体屈曲和局部屈曲一样,畸变屈曲在某些情况下有可能会控制冷弯薄壁型钢构件的设计。本文对弯扭联合作用下简支冷弯薄壁C形钢梁的畸变屈曲进行了深入研究。首先对冷弯薄壁C形钢梁的弯曲和扭转理论进行了分析,给出了弯曲和扭转以及弯扭联合作用下C形钢截面的应力分布,明确了C形钢梁在弯扭联合作用下其截面正应力
厌氧-缺氧-好氧(Anaerobic/anoxic/oxic,A/A/O)工艺因其可同步脱氮除磷,在生活污水处理中广泛运用。我国南方城镇生活污水存在C/N较低的特点,因此A/A/O工艺在运行时由于反硝化细菌需要的碳源不足而导致脱氮效果较低;同时,由于微生物的生长,活性污泥工艺运行时会产生大量剩余污泥,已成为污水处理过程中不可回避的生产难题,污泥减量势在必行。针对A/A/O工艺在处理低碳氮比生活污水
学位
厌氧甲烷氧化(Anaerobic oxidation of methane,AOM)是一种能从环境中去除甲烷的微生物过程,对减轻温室效应有着重要的意义。甲烷作为一种能源物质,其中的化学能可在微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)中转化为电能。AOM-MFC的应用有利于缓解温室效应并提供一种利用甲烷的新技术。然而AOM-MFC的产电机制仍需要进一步研究,其产电性能也需要进一
对于斜拉扣挂法施工的钢桁架拱桥,扣索张拉方案的确定是施工方案的重难点。在实际施工过程中,桥梁的内力、线形等受不确定因素影响较大,所以合理的扣索张拉方案需要考虑不确定因素的影响并满足施工过程多种控制准则。为了解决以上问题,本文提出了一种基于可靠度的多目标优化方法,在保证施工过程可靠度的条件下对扣索张拉方案进行优化。主要内容如下:1、介绍了可靠度计算分析的基本方法与基于可靠度的优化方法,并根据国内外提
纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Polymer,FRP)筋是一种高性能的新型筋材,可用来替代传统钢筋,在混凝土结构中具有广泛应用前景。其中,玄武岩纤维增强复合材料(Basalt Fiber Reinforced Polymer,BFRP)筋因高性价比、轻质高强和耐腐蚀等优势,得到工程界广泛认可。但另一方面,FRP筋混凝土结构存在裂缝较宽、变形较大等问题,通过回收废旧轮胎中的钢纤维
本文提出一种用于计算随机与谐和联合激励下分数阶非线性系统响应的统计线性化方法。目前,分数阶导数模型广泛应用于模拟粘弹性阻尼器的力学行为。虽然人们在求解分数阶线性随机动力系统响应方面取得了一定进展,但对分数阶非线性系统在随机和确定性联合激励下的随机动力响应研究尚少。本文首先发展求解联合激励下分数阶非线性系统响应的数值方法。目前,分数阶线性系统动力响应的数值算法相对成熟,人们提出了几种用于求解任意荷载
健康监测系统应用于大跨度桥梁为实时掌控结构状态提供了可能和便利,主梁挠度是桥梁在运营过程中受到各种作用因素下产生的直观便于测量的总体响应,准确把握这些作用因素单独作用下桥梁的主梁挠度更有利于对结构的状态进行评估。因此,本文基于国家自然科学基金资助项目(51408452),以武汉某斜拉桥在健康监测系统下的挠度监测数据为基础,针对大跨斜拉桥主梁监测挠度中各成分分离和拉索的损伤识别,主要工作成果如下:(
作为煤气柜顶的一种新型结构型式,铺钢板肋环网壳结构以其质量轻、稳定性强、易于组装且满足实用功能要求等一系列优点在国内外迅速发展。然而由于该结构形式的新颖,构件形式的多样以及大跨度结构自身体量的巨大导致目前对于该结构尚未进行系统深入的研究。从形式上来说,该结构类似于仅由梁杆构件组成的单层网壳;从构件组成上来说,该结构梁板结合的模式与整体壁板有较大相似性。所以,单层网壳与整体壁板的研究成果对于研究新型
学位