地震作用下土工格栅加筋挡土墙变形特性与筋材受力特征研究.pdf
李少和等
摘 要：本文通过建立ANSYS有限元模型对土工格珊加筋挡土墙进行分析，得出加筋挡土墙在相同震级的动力荷载作用下水平位移明显要小于未加筋挡土墙，充分显示出该支挡结构抗震的优越性，同时对加筋体在在不同震级下受力进行了分析。
关键词：地震；加筋挡土墙；动力分析
引言
加筋挡土墙作为一种新型支挡结构，其抗震性能优良在我国建设领域得到广泛应用，但由于岩土工程的复杂性和特殊性，设计中不能照搬，加筋挡土墙抗震设计要考虑到加筋体的性能，土的动力特性，土和加筋体、面板的相互作用，加筋体在不同震级下受力特性等一系列问题，因此，对加筋挡土墙的动力分析是非常必要。
1.有限元模型的建立
建立的ansys有限元模型中土体本构模型采用Drucker-Prager模型，屈服准则采用等面积圆屈服准则。建立二维模型，采用的土体单元为8节点的PLANE82单元。尺寸上，坡高为6米，宽度为10米，面板采用面板单元。加筋体采用一维单元Link1模拟。加筋体采用6米长，填土的密度为1.9g/cm3，筋体材料采用厚度为5mm，其他参数见表，地震波的参数选取，地震波加速度峰值采取0.1g、0.2g、0.3g、0.4g。持续时间采用10s。参数详见表：
土工格珊加筋挡土墙模型设计参数表
2.在地震作用下在没有加筋和加筋挡土墙位移分析
（1）横向位移，在6、7、8度地震力的作用下，位移变化见下表：
通过上表可知：随着地震震级的增加，墙体水平位移增大，6度时位移比较小，但8度时位移非常明显，是6度时位移的近20倍，可见，在地震下，未加筋挡土墙在动力荷载作用下位移很大，贴别是在地震震级很大的情况下更加明显，再比较在同一震级下墙体位移变化，墙体粗略分为下部、中部和上部，从位移变化上来看墙体6度时各个部位位移变化不是很大，但地震震级达到7级时就很明显，下部位移较小，上部变化较大，震级达到8度时墙体位移发生很大变化，墙的下部位移大，其次中部，最小位移是上部。
（2）在地震作用下加筋挡土墙的特性研究位移变化见表
由上表中关于加筋后挡土墙在地震作用下面板侧向位移可知：随着地震震级的增加，墙体水平位移有所增加，但是位移变化不是很大，从6度到8度，位移大约增加了8倍，比起没有加筋的挡土墙而言，加筋后的挡土墙抗震效果很明显，从某一震级下挡土墙位移量变化看，6度震级下墙体下部、中部和上部位移变化幅度都很接近，而7度时上部变化幅度要大于下部，8度变化幅度比7度变化幅度要大的多，比较未加筋挡土墙和加筋挡土墙在6度、7度和8度地震的作用下墙体位移变化可知：在6度震级下，未加筋挡土墙位移大，加筋后挡土墙位移小，大约相差5倍，在7度地震下也是未加筋挡土墙位移大，加筋后挡土墙位移小，下部相差不是很明显约2倍，但上部位移相差很大接近4倍，加筋后挡土墙位移明显较小，震级为8度时，没有加筋和加筋后的挡土墙位移也同样发生很明显的变化，其上部变化较小，大约为2倍，而下部变化大约为12倍。总的来说，加筋后挡土墙抗震性能明显要比不加筋的挡土墙要好。边坡也稳定。
3.加筋挡土墙筋材受力分析
土工格珊加筋挡土墙加筋体拉力变化图
图为加筋挡土墙在地震作用下，在峰值加速度为0.1g、0.2g、0.3g和0.4g作用下土工格珊加筋挡土墙中加筋体拉力值变化图，从图中可知：总体来说加筋体在受到地震荷载的作用下受力的位置和大小是不同的，随着从墙角到墙顶，加筋体受力逐渐增大，0.1g作用下加筋体受力最大的位置在墙顶，而且加筋体受力的位置也是不同的，水平方向上，在距面板接近2米的位置最大，随着峰值加速度增加，水平方向上受力位置大于2米，到0.4g时，达到3米的位置，在竖直方向上，随着峰值加速度的增加，加筋体受力逐渐转向中间大，两头小的特点。
4.结论
通过对加筋挡土墙在地震作用下动力分析得到以下结论：
（1）相比未加筋挡土墙而言，加筋挡土墙在抗震方面比较好，在同样地震震级的情况下，加筋后得挡土墙水平位移小。
（2）加筋挡土墙在受到不同震级的荷载作用下，加筋体受力情况墙角较小，墙顶较大，随着震级增大，加筋体受力逐渐变为中间大两头小，随着震级的增大，加筋体受力最大位置在水平方向上逐渐远离面板。
参考文献
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【项目来源】本文来源于浙江省建设厅项目，项目编号：2012077。
【作者简介】李少和（1972-），高级工程师，讲师，主要从事岩土工程方面的教学和研究。
【文章编号】1627-6868（2013）09-0003-02
