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原文传递 h型组合抗滑圆桩加固边坡动力响应特性研究

论文题名：	h型组合抗滑圆桩加固边坡动力响应特性研究
关键词：	高速公路;边坡加固;h型组合抗滑圆桩;地震作用;动力响应
摘要：	当前，为推进西南地区的经济发展和维护人民生命财产安全，我国在交通工程、边坡工程以及灾害防治等领域取得瞩目成就。然而，西南地区山区众多、地质条件复杂多变且地震频发，因地震导致的滑坡灾害问题依旧突出，对当地经济发展构成严重威胁。因此，亟需从动力学方面考虑滑坡灾害的防治问题。　　为了解地震作用下h型组合抗滑圆桩及边坡的动力响应情况，本文首先以九绵高速ZK142+124~ZK142+274段左侧边坡治理工程为依托，开展无抗滑桩加固边坡、由h型组合抗滑圆桩加固边坡两组振动台模型试验，得到了边坡加固前后在动力响应和震害损伤部位上的差异，同时对 h 型组合抗滑圆桩的加速度、动土压力以及内力等响应和震害损伤发展情况进行了分析；随后基于数值模拟对模型试验的结果进行针对性验证，并开展桩身结构设计参数敏感性分析，得到了一系列有利于提升 h 型组合抗滑圆桩抗震支挡性能的参数。本文的成果可为 h 型组合抗滑圆桩的抗震设计提供一定的参考。主要结论如下：　　（1）h型组合抗滑圆桩能有效增强边坡在地震作用下的稳定性，无桩组试验边坡在遭遇0.15g El Centro 波时出现明显破坏，0.40g时完全失稳，而有桩组试验边坡则在加载0.20g El Centro 波时才有明显的裂缝出现，0.60g时完全失稳；h型组合抗滑圆桩能削弱地震波对边坡的放大效应和趋表效应，使得坡体破坏由无序性、突发性转变为连续性、累积性。　　（2）h型组合抗滑圆桩的悬臂端加速度响应最为强烈，低频段13.34 Hz ~16.18 Hz的El Centro波对桩身存在持续性和整体性影响，在抗震设计时应当给予注意；桩身悬臂端因鞭梢效应而有利于能量耗散；短桩承受的Hilbert能量较小，但其Hilbert谱低频分量更丰富，导致能量积攒，易致短桩节点处因应力集中而破坏，这与桩身Hilbert边际谱震害损伤分析、动土压力响应分析等研究结果一致。　　（3）低强度地震作用下，h型组合抗滑圆桩的长桩后侧分担了70%以上的动土压力，随着地震强度升级，长短桩的动土压力分担比均在 50%左右。就动土压力峰值分布形式，长桩后侧呈“反s”型，在横梁节点处存在陡增；长桩前侧呈“＞”型，在1/2锚固段处存在陡增；短桩后侧呈“＜”型，滑面处桩身部位存在突变点。长桩的弯矩图呈“s型”分布，在滑面附近有反弯点，于1/3~1/2锚固段处出现第一弯矩幅值，于横梁节点附近出现第二弯矩幅值；短桩则在滑面附近和1/3锚固段处存在反弯点，于横梁节点处和1/2锚固段处出现弯矩幅值。　　（4）结合数值模拟，建议h型组合抗滑圆桩的结构参数符合以下范围：桩排距为4D~6D（D为桩径）；悬臂端长度为l/5~l/3（l为长桩的桩身长度）；长桩锚深为l/3~l/2 （l为长桩的桩身长度）；短桩锚深为l1/3~ l1/2（l1为短桩的桩身长度）；横梁相对刚度为1.0EI~2.0EI（EI为桩身的抗滑刚度）。这些参数可为该类桩型的抗震设计提供参考。
作者：	冯康
专业：	土木水利(土木工程)
导师：	于贵;朱宝龙
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南科技大学
学位年度：	2023