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重力式挡土结构水平地震作用沿高度分布
| 论文题名： | 重力式挡土结构水平地震作用沿高度分布 |
| 关键词： | 水平地震作用;挡土结构;等效线性化;波动有限元 |
| 摘要： | 为了给《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)的修编提供依据,在最近两个研究成果的基础上,本文采用等效线性化方法描述土体非线性,研究了挡土结构水平地震荷载沿高度的分布规律.在全面综述挡土结构的震害经验、挡土结构水平地震作用沿高度分布系数研究现状与实际需求的基础上,本文比较系统地介绍了所采用的波动有限元计算方法,包括时空解耦的集中质量显式有限元内节点地震波动计算、多次透射人工边界节点的计算和消除失稳的措施、波场的分离和人工边界上的波动输入,重点说明了采用等效线性化方法描述土体非线性的思路、方法、计算步骤和程序改编.在具体介绍了作为输入的按6、7、8、9度四个烈度6组设定地震合成的18条地震动加速度时程之后,计算了从中国公路交通设计规划研究院标准设计图集中选取的不同高度的6个重力式挡土墙以及2个扩大基础桥台等挡土结构—土体系的地震反应.根据18条地震动时程输入下高度分别为7米、9米、12米、15米、20米、25米的挡土墙的计算结果,指出挡土墙地震反应加速度峰值沿相对高度分布比较复杂,归纳出总的变化趋势是:从挡土墙底部开始,加速度峰值并不马上随高度的增加而增大,直至高度达到挡墙总高度的1/2-2/3处才开始比较迅速的增加,至顶部达到最大值,约为底部的1.2-2.0倍.在重点分析挡土墙加速度反应峰值沿墙高分布系数曲线的两个关键特征,迅速放大开始的相对高度和墙顶的放大系数(放大系数的最大值)的数值范围基础上,本文以计算得到的108条曲线为基础,进一步从风险统计的角度讨论水平地震荷载沿墙高分布系数的方案选定.作为本文最重要的结论,建议《公路工程抗震设计规范》的修编中水平地震荷载沿墙高的分布系数按折线形分布,迅速放大开始的相对高度为0.6,折点放大系数和墙顶放大系数分别为1.2和1.8.经与《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)原来规定的方案和文献建议的方案比较,指出本文建议的方案与所选择的曲线拟合得最好,原来的规定偏于保守,而文献的建议在相对高度0.6以下的范围内有一定程度偏于危险.在土体的非线性对挡土墙加速度反应峰值分布影响的进一步讨论中指出,非线性影响的机理比较复杂,有待更系统、深入的研究.最后,本文根据高度分别为6米和8米的两座扩大基础桥台的计算结果,从上述两个关键的特征参数分析,指出:尽管桥台的截面形状和挡土墙的截面形状有很大差异,水平地震加速度反应峰值沿高度的分布系数是基本一致的,抗震设计规范在确定挡土墙和桥台的水平地震作用时,可以用相同的计算公式、相同的沿高度的分布系数. |
| 作者： | 周晓岩 |
| 专业： | 结构工程 |
| 导师： | 陶夏新 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工业大学 |
| 学位年度： | 2005 |
| 正文语种： | 中文 |
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