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加筋挡土墙在动力作用下的性质分析

来源:中国建筑科学 2018年05月11日 08:52   作者:fashion

水平地震作用下绿色加筋格宾挡土墙动力特性试验研究.pdf文档全文免...

吴志民 黄文者 方国平

摘 要:本文通过建立加筋挡土墙的ANSYS有限元模型,进行静力、6度、7度和8度的地震作用下的有限元分析,加筋挡土墙在不同地震力作用筋带拉力分析、墙高对挡墙板面位移影响的分析,得出一些结论。

关键词:挡土墙;有限元;动力分析

0 引言

近年来我国在加筋挡土墙动力方面研究工作刚刚开始,有许多学者在该领域有一定的研究,也得出一些结论,然而,就目前对加筋土挡土墙的动力特性的研究来看还远远不够。动力设计理论还很不成熟。本文通过建立有限元模型对比分析静力作用、6度、7度和8度地震作用下加筋挡土墙的分析。

1 有限元模型的建立

本项目采用 Drucker-prager弹塑性模型(简称D-P模型)进行分析。土体采用PLANE42单元。加筋体釆用平面单元Plane82单元。几何模型为墙高6m,加筋体长5米。

本文有限元参数根据有关土工试验结果及有关参考文献取值,具体取值如表1、2、3

2 加筋挡土墙在不同地震力作用筋带拉力分析

根据建立的模型,分别计算了在静力、6度、7度、8 度地震作用下,加筋材料在面板处,距面板1m 和3m处各层加筋材料所受的拉力,计算结果见图1、图2、和图3。

由图1-3可知,在静力和不同地震烈度作用下,筋带拉力都呈现沿墙高减小的趋势,这与由朗肯土压力计算的拉筋最大拉力发生在墙体底部基本相符。6度地震作用下的筋带拉力比起静力作用下相差不大,7度地震时增长 50%左右,而8 度地震作用下的筋带拉力几乎是7度地震作用下的2倍。可见,随地震烈度的增加,筋带拉力也逐渐增加,而且随设计烈度增加呈现出快速增加的趋势。

3 墙高对挡墙板面位移影响的分析

在地震动力荷载作用下,加筋土挡墙作为稳定地基上部结构,由原来的静止状态进入强迫振动状态,并发生变形破坏。一般而言,结构的变形位移有两部分:一部分是静载位移,另一部分则是动载位移。静载位移是挡墙施工过程中的变形位移,当挡墙施工完成后,挡墙的静载位移就会慢慢稳定,侧向土压力靠筋-土之间的摩阻力来平衡。如果挡墙受到地震动力荷载作用时,内部原有的应力平衡状态将受到破坏,从而导致挡墙产生变形。如果地震加速度峰值较小、作用时间较短,挡墙可以通过自身内部应力调节来维持稳定,此时的挡墙变形较小,由地震荷载产生的动载位移变形将逐渐恢复。如果地震加速度峰值较大,持续时间较长,则挡墙内的变形迅速增大,这时筋-土之间产生的摩擦阻力将不足以维持结构的稳定,挡墙面板因此产生向外的位移变形,挡墙内部将形成潜在的滑移面。

图4显示的是在各个震级下墙面水平位移值,图4表示的这种水平位移随墙高变化趋势,据此分析可以得出:各个震级下墙面水平位移随墙高变化趋势是一致的,水平位移随墙高的增加而逐渐增大,墙底位移最小,墙顶位移最大。即挡土墙在地震动荷载作用下变形趋势是绕墙趾转动;随着地震峰值加速度的增大,墙面水平位移也逐渐增大,而且这种变化趋势在墙底处不明显,随墙高增加这种变化趋势愈明显。即随峰值加速度的增大墙面水平位移在墙底处变化不大,在墙顶处变化最大。

4结论

通过上述分析得出以下结论:

(1)随地震烈度的增加,筋带拉力也逐渐增加,而且随设计烈度增加呈现出快速增加的趋势。

(2)随着地震峰值加速度的增大,墙面水平位移也逐渐增大,而且随墙高增加这种变化越大。

参考文献

[1] 周世良,汪承志,何光春,栾茂田. 台阶式筋带加筋挡墙潜在破裂面计算模式研究[J].公路交通科技,2007:24(11):15~20

[2] 周士良.筋带加筋土挡墙的结构特性及破坏机理研究[D]. 重庆:重庆大学, 200

[3] 杨正权.加筋土挡墙的稳定性分析研究[D] .大连:大连理工大学, 2006

[4] 李敬梅.地震作用下坝基土体的液化及有限元分析[D].天津:天津大学,200

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