双向地震作用下土工格栅加筋土柔性桥台稳定性分析

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土工格栅加筋土柔性桥台是一种新型桥台,有利于减少路面振动荷载产生的沉降差异,消除桥头跳车现象,具有造价经济、施工便捷、后期维护成本低等优点,有非常好的社会效益与环境效益[1]。目前,对于这种新型桥台的试验研究主要集中在静载条件下和施工过程中的桥台变形及沉降观测,数值分析主要集中在单向地震作用下桥台动力稳定性分析及其影响因素分析,对于双向地震作用下土工格栅加筋土柔性桥台的动力稳定性研究还较少。本文以土工格栅加筋土柔性桥台为研究对象,利用FLAC3D数值分析软件建立加筋土桥台模型,首先对模型在极限静力荷载作用下的稳定性进行验证;然后以未加筋桥台模型作为对照,在未加筋桥台底部施加水平向地震波,与水平地震作用下加筋土桥台的位移沉降进行对比,探究加筋与否对桥台抗震效果的影响;之后在加筋土模型底部分别施加水平向地震波、竖直向地震波以及双向地震波,分析在不同方向地震荷载作用下土工格栅加筋土柔性桥台的动力响应特性。最后在双向地震作用下,在加筋土桥台模型底部施加不同峰值加速度的地震波(水平向地震波峰与竖直向地震波按照相同比例缩放),通过分析加筋土桥台模型相应监测点的加速度时程曲线、桥台变形、水平及竖向土压力变化规律,对比分析土工格栅加筋土柔性桥台在不同地震峰值加速度下的动力性能。此外,本文还对土工格栅加筋土柔性桥台在地震作用下的筋材拉应力变化进行了简要介绍,得到的结论如下:(1)在地震作用下,加筋土桥台的水平向加速度峰值、水平位移均随着桥台高度的增加而增加。(2)加筋土桥台在地震作用下的水平方向位移主要由水平向地震波决定,竖直向地震波对其水平方向的位移影响很小。(3)在地震作用下,加筋土桥台内部填土的土压力变化较为复杂,但总体上呈现随桥台高度增大而减小的规律。(4)在水平向地震作用及双向地震作用下,加筋土桥台对地震波产生的放大效应、水平位移变化及土压力分布均相近。这表明,水平向地震波对加筋土桥台结构的动力稳定性影响远大于竖直向地震波,在对加筋土桥台进行抗震设计时,应着重考虑水平向地震波对于加筋土桥台的影响。(5)随着地震峰值加速度的增加,加筋土桥台对与地震波的放大效应更加明显。(6)在双向地震荷载作用下,加筋土桥台内部筋材的x方向应力随动力时间的变化较为复杂,但总体呈现中间大两头小的特点。(7)在0.4g峰值加速度的地震波作用下,加筋土桥台监测点的位移时程曲线收敛,结构最终侧向变形及竖向沉降均较小,并且没有发生明显的破坏,这说明加筋土桥台在强震作用下表现出良好的减震、耗散地震能量的能力。
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