樁板式抗滑擋土墻的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)和抗震機(jī)理研究.pdf

1、由于樁板式抗滑結(jié)構(gòu)具有抗滑能力強(qiáng)、施工安全簡(jiǎn)便、速度快、工程量小等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于基覆和順層邊坡的滑坡治理中，從“5.12”汶川地震支擋結(jié)構(gòu)的震害調(diào)查也發(fā)現(xiàn)，樁板式抗滑擋土墻具備優(yōu)良的抗震性能，對(duì)于此結(jié)構(gòu)，目前國(guó)內(nèi)外在靜力設(shè)計(jì)方面已進(jìn)行了一些研究，然而對(duì)抗震機(jī)理的研究較少，對(duì)樁板式抗滑擋墻的抗震性能研究更少，致使至今仍缺少成熟的抗震設(shè)計(jì)計(jì)算方法，并使得這一經(jīng)濟(jì)合理的工程結(jié)構(gòu)在抗震領(lǐng)域的運(yùn)用上受到了很大的限制。鑒于此，本文以汶川地震

2、公路、鐵路支擋結(jié)構(gòu)的震害調(diào)查為研究背景，設(shè)計(jì)完成了2個(gè)相似比為1∶10的樁板式抗滑擋土墻支護(hù)邊坡模型，以歸一化處理后的臥龍臺(tái)站地震波作為設(shè)計(jì)輸入地震波，開(kāi)展了大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，并借助數(shù)值模擬和理論分析手段對(duì)其進(jìn)行了拓展，該論文的研究成果將為深入揭示樁板式抗滑擋土墻的抗震機(jī)理、完善結(jié)構(gòu)工作機(jī)制研究和改善抗震設(shè)計(jì)方法提供有力的理論依據(jù)和參考。該論文取得的主要成果和結(jié)論如下:
　　(1)大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)相似比設(shè)計(jì)
　　結(jié)合地震調(diào)查

3、情況，選取典型震害工點(diǎn)，進(jìn)行了2個(gè)模型的大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究。根據(jù)模型試驗(yàn)的相似性要求，制定了本試驗(yàn)的相似關(guān)系設(shè)計(jì)基本原則，并根據(jù)量綱分析法完成了模型的相似比設(shè)計(jì)，推導(dǎo)了試驗(yàn)所涉及物理量的相似常數(shù)，確定了模型相似材料和物理力學(xué)參數(shù)，選取了臺(tái)面輸入加載方案。此外，對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中擋土結(jié)構(gòu)和邊坡模型的制作進(jìn)行了詳細(xì)介紹，為同類(lèi)試驗(yàn)提供了有價(jià)值的參考。
　　(2)樁板式抗滑擋土墻加固邊坡的地震響應(yīng)特性
　　利用從上述2個(gè)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)中測(cè)

4、得的地震土壓力、位移、加速度和錨索軸力的時(shí)程數(shù)據(jù)，分別進(jìn)行詳細(xì)、系統(tǒng)的分析，得出了樁板式抗滑擋土墻在不同地震動(dòng)參數(shù)作用下樁身內(nèi)力、結(jié)構(gòu)變形、錨索軸力與剪應(yīng)力的動(dòng)態(tài)響應(yīng)規(guī)律，并認(rèn)識(shí)了加固邊坡中的加速度響應(yīng)特性和地震波傳播規(guī)律。
　　(3)樁板式抗滑擋土墻的數(shù)值分析
　　利用FLAC3D有限差分法建立了結(jié)構(gòu)—土—錨相互作用的三維模型，把歸一化處理后的汶川臥龍波、Kobe波和El Centro波等實(shí)測(cè)地震記錄用作激勵(lì)，完成了多個(gè)工

5、況的動(dòng)力時(shí)程反應(yīng)計(jì)算。針對(duì)影響結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的輸入地震動(dòng)參數(shù)、巖土材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)分別進(jìn)行了參數(shù)影響分析，得出了結(jié)構(gòu)在不同參數(shù)下的地震響應(yīng)規(guī)律。此外，數(shù)值分析工作也貫穿到樁板式抗滑擋土墻加固邊坡的抗震機(jī)理研究和設(shè)計(jì)方法的驗(yàn)證等各個(gè)章節(jié)。
　　(4)樁板式抗滑擋土墻加固邊坡的抗震機(jī)理
　　結(jié)合模型試驗(yàn)、數(shù)值分析和理論分析的研究成果，應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)方法，研究了地震作用下樁板式抗滑擋土墻加固邊坡的變形規(guī)律，得到了加固邊坡在地震

6、下具有不同位移特性的分區(qū)特征，并從樁前后土體與結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不一致的角度揭示了結(jié)構(gòu)—土動(dòng)力耦合作用的工作機(jī)制，此外，通過(guò)MTS試驗(yàn)分析了錨固體系在破壞過(guò)程的不同階段界面粘結(jié)力的變化情況和加載周期對(duì)極限承載力的影響，提出了錨固體系的位移控制原則。
　　(5)樁板式抗滑擋土墻的抗震設(shè)計(jì)方法
　　結(jié)合振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、數(shù)值分析成果，對(duì)樁板式抗滑擋土墻的擬靜力設(shè)計(jì)法提出了修正建議，考慮到錨索安裝會(huì)引起樁后土體應(yīng)力重分布的效果，推導(dǎo)了預(yù)應(yīng)力錨索樁