紅層軟巖高邊坡多級框架錨桿地震動力響應(yīng)及抗震設(shè)計分析.pdf

1、多級框架錨桿作為一種柔性支擋結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于紅層軟巖高邊坡工程中。在地震作用下，該結(jié)構(gòu)具有良好的加固效果。依托四川遂寧-資陽高速公路高邊坡工程，采用數(shù)值模擬方法，分析了多級框架錨桿加固邊坡的地震動力響應(yīng)特征和失穩(wěn)破壞模式，進而運用極限分析方法，推導(dǎo)分析了錨固邊坡安全系數(shù)及相應(yīng)的潛在滑面，并利用Newmark滑塊分析法，得到了錨固邊坡的永久位移。具體主要研究工作如下:
　　(1)采用FLAC3D進行數(shù)值模擬，從PGA放大系數(shù)、坡體應(yīng)

2、力狀態(tài)、最大剪應(yīng)變增量、框架錨桿內(nèi)力和水平位移的角度，分析了地震作用下多級高邊坡的動力響應(yīng)規(guī)律，以及多級框架錨桿的動力響應(yīng)特征。揭示了地震波特性（幅值、頻譜、持時）和豎向地震波對多級框架錨桿加固效果的影響規(guī)律。分析了錨桿長度、錨桿直徑、錨桿傾角、框架梁間距等結(jié)構(gòu)參數(shù)對錨固邊坡抗震作用的影響，確定出最優(yōu)錨桿長度為10m（0.1g幅值）和12m（0.2g幅值），錨桿存在最優(yōu)傾角，框架梁走向（沿線路方向）間距取3m，橫向（順坡向）間距取2.5

3、m。
　　(2)采用極限分析上限定理，按坡體滑面為對數(shù)螺旋滑面和直線滑面進行能耗分析，推導(dǎo)出多級框架錨桿加固邊坡的安全系數(shù)和屈服加速度的表達(dá)式。極限分析計算的安全系數(shù)與傳統(tǒng)的傳遞系數(shù)—擬靜力法計算的安全系數(shù)接近。錨固邊坡的安全系數(shù)隨著錨桿設(shè)計軸力的增大呈線性增大，隨著錨桿傾角的增大呈近似線性減小，隨著平臺寬度的增大呈近似線性增大，隨著黏聚力的增大呈線性增大，隨著內(nèi)摩擦角的增大呈近似指數(shù)增大，隨著水平地震加速度系數(shù)的增大呈非線性減小

4、，隨著豎向地震加速度系數(shù)的增大呈近似線性增大。其中，錨桿設(shè)計軸力、平臺寬度、坡體黏聚力、坡體內(nèi)摩擦角和水平地震加速度系數(shù)對坡體的安全系數(shù)影響最大。
　　(3)基于屈服加速度的計算，采用Newmark滑塊分析法推導(dǎo)出多級框架錨桿加固邊坡的永久位移的表達(dá)式，并與數(shù)值模擬和Ambraseys多元回歸法對比，驗證了其合理性。
　　本研究得到的在地震作用下多級框架錨桿加固軟巖高邊坡的動力響應(yīng)特征，以及錨固邊坡安全系數(shù)和永久位移的計算方