樁板式抗滑擋土墻的振動臺試驗和抗震機理研究.pdf

1、由于樁板式抗滑結(jié)構(gòu)具有抗滑能力強、施工安全簡便、速度快、工程量小等優(yōu)點，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，對于此結(jié)構(gòu)，目前國內(nèi)外在靜力設(shè)計方面已進行了一些研究，然而對抗震機理的研究較少，對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)計計算方法，并使得這一經(jīng)濟合理的工程結(jié)構(gòu)在抗震領(lǐng)域的運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)計完成了2個相似比為1∶10的樁板式抗滑擋土墻支護邊坡模型，以歸一化處理后的臥龍臺站地震波作為設(shè)計輸入地震波，開展了大型振動臺試驗，并借助數(shù)值模擬和理論分析手段對其進行了拓展，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理、完善結(jié)構(gòu)工作機制研究和改善抗震設(shè)計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)大型振動臺模型試驗相似比設(shè)計
　　結(jié)合地震調(diào)查

3、情況，選取典型震害工點，進行了2個模型的大型振動臺試驗研究。根據(jù)模型試驗的相似性要求，制定了本試驗的相似關(guān)系設(shè)計基本原則，并根據(jù)量綱分析法完成了模型的相似比設(shè)計，推導了試驗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參數(shù)，選取了臺面輸入加載方案。此外，對試驗過程中擋土結(jié)構(gòu)和邊坡模型的制作進行了詳細介紹，為同類試驗提供了有價值的參考。
　　(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個結(jié)構(gòu)模型試驗中測

4、得的地震土壓力、位移、加速度和錨索軸力的時程數(shù)據(jù)，分別進行詳細、系統(tǒng)的分析，得出了樁板式抗滑擋土墻在不同地震動參數(shù)作用下樁身內(nèi)力、結(jié)構(gòu)變形、錨索軸力與剪應(yīng)力的動態(tài)響應(yīng)規(guī)律，并認識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波等實測地震記錄用作激勵，完成了多個工

5、況的動力時程反應(yīng)計算。針對影響結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)的輸入地震動參數(shù)、巖土材料參數(shù)和結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)分別進行了參數(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理研究和設(shè)計方法的驗證等各個章節(jié)。
　　(4)樁板式抗滑擋土墻加固邊坡的抗震機理
　　結(jié)合模型試驗、數(shù)值分析和理論分析的研究成果，應(yīng)用數(shù)學和力學方法，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)運動不一致的角度揭示了結(jié)構(gòu)—土動力耦合作用的工作機制，此外，通過MTS試驗分析了錨固體系在破壞過程的不同階段界面粘結(jié)力的變化情況和加載周期對極限承載力的影響，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)計方法
　　結(jié)合振動臺試驗、數(shù)值分析成果，對樁板式抗滑擋土墻的擬靜力設(shè)計法提出了修正建議，考慮到錨索安裝會引起樁后土體應(yīng)力重分布的效果，推導了預應(yīng)力錨索樁