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EPS土工泡沫对刚性挡土墙的振动缓冲作用数值模拟
| 论文题名： | EPS土工泡沫对刚性挡土墙的振动缓冲作用数值模拟 |
| 关键词： | 土工泡沫;泡沫对;刚性挡土墙;振动台;缓冲作用;设置;缓冲层;显式有限元方法;地震波作用;数值模拟;时间关系;公路工程;墙体;加速度;试验;模型方法;减震效果;计算;混凝土块;工程结构 |
| 摘要： | 我国是一个地震多发国家,地震后公路工程结构往往破坏严重,挡土墙破坏、边坡失稳、桥台移位等现象频发,对震后救灾工作造成极大的困难。因此对公路工程结构开展抗震和减震研究具有重要的意义。 本文采用显式有限元方法对设置EPS土工泡沫缓冲层的挡土墙进行动力数值模拟分析,并利用振动台试验结果对模型方法的合理性和可靠性进行了验证,应用该模型方法对地震作用下的实例挡土墙工程进行设置EPS土工泡沫缓冲层的设计计算和分析,得出了有设计参考意义的成果。论文主要工作内容和研究成果如下： 首先,介绍了EPS土工泡沫基本性质及其在公路工程的应用；阐述了设置EPS土工泡沫在挡土墙减震缓冲作用中的理论和试验的研究方法和现状。 然后,使用动力学显式有限元方法,对设置EPS土工泡沫缓冲层的挡土墙振动台试验进行数值模拟,通过对其各个部分本构模型的选择、界面的分析、边界的设置、单元的选择与划分、地震波的处理和动力特征参数的确定,直观地、有效地模拟了挡土墙在地震波作用下的各个时间、各个节点和单元对应物理状态。其模拟计算的结果与试验值基本吻合,并有效地分析了该挡土墙在地震波作用下的墙背土压力-加速度-时间关系、墙体不同高度处应力-加速度-时间关系、EPS土工泡沫压缩量-加速度-时间关系以及EPS土工泡沫最大压缩量等。 最后,以台湾“9.21”地震破坏的公路路堑挡土墙为工程实例进行数值模拟,分析在挡土墙墙背铺设EPS土工泡沫缓冲层的减震效果,提出了两种EPS土工泡沫材料的加固方案。模拟结果显示设置EPS土工泡沫后的挡土墙减震效果明显,且墙项位移、墙体各混凝土块抬起最大高度和墙体混凝土块的水平总压力都随EPS土工泡沫的加固厚度的增加而减小。方案一的计算结果表明当设置厚度1.4米的EPS土工泡沫较理想,方案二的计算结果需要设置厚度2.4米的EPS土工泡沫缓冲层。综合考虑墙体水平位移、墙体水平压力、取材方便、开挖和材料成本等因素,认为方案一更适合用于实例中的挡土墙加固防震设计。 |
| 作者： | 刘经法 |
| 专业： | 道路与铁道工程 |
| 导师： | 汪益敏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华南理工大学 |
| 学位年度： | 2008 |
| 正文语种： | 中文 |
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