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衡重式挡土墙水平地震作用沿高度分布系数的再研究
| 论文题名： | 衡重式挡土墙水平地震作用沿高度分布系数的再研究 |
| 关键词： | 挡土墙;墙身强度;水平地震作用;波动有限元;高度分布系数 |
| 摘要： | 《公路工程抗震设计规范》(JTJ004-89)规定的挡土墙墙身强度验算中采用的水平地震荷载沿高度分布系数，主要是根据少数试验和震害经验规定的。《规范》修编中，在大量数值模拟的基础上提出了修改的建议。《规范》的规定和所有的修改方案都是根据试验观测或数值计算所得到的最大加速度沿高度分布的规律归纳这个分布系数的。显然，挡土墙内各个高度的加速度并不会在同一时刻达到最大值，以水平加速度最大值沿墙高的分布为依据的作法受到了质疑。挡土墙强度的抗震验算中，需要将验算截面对应高度的水平地震作用换算成截面上的最大剪应力、压应力和拉应力，通过与容许强度的比较，判断是否安全。显然，直接建立应力与水平地震作用的关系，比通过加速度最大值换算要更为合理。本文从应力分布的角度切入，重新考虑挡土墙墙身强度的验算中水平地震作用的确定方法，归纳水平地震作用沿挡墙高度的变化规律，验证根据最大加速度的分布归纳的沿高度分布系数的修改建议的可靠性。 本文系统地阐述了所采用的波动有限元计算分析挡土墙—土体系动力反应的方法，包括集中质量显式波动有限元内节点位移的计算、多次透射人工边界条件、墙—土体系接触面单元的模拟、土体的等效线性化方法以及输入地震动的合成方法，并重点说明了由节点位移确定单元内应力的计算过程，以及进一步由挡土墙地震附加应力的分布推算水平地震作用沿高度分布的思路。 文中，选取中国公路交通设计规划研究院标准设计图集中六个不同高度的衡重式挡土墙，计算了对应于四个地震烈度6、7、8、9的18条地震动位移时程输入下挡土墙—土体系的地震反应。根据7米、9米、12米、15米、20米和25米高的挡土墙的计算结果，指出水平地震作用引起的附加应力沿挡土墙横向变化较复杂，在大多数情况下，最大剪应力为挡墙墙身强度验算的控制应力。作为一个详细的例子，给出了一个挡土墙在各种地震输入下最大剪应力沿高度变化的图形。全面展示了根据最大剪应力分布推算的六个不同高度的挡土墙水平地震作用沿高度的分布。在讨论了总体变化规律和影响因素的基础上，进一步归纳、整理出总平均曲线。从墙底向上，水平地震作用并未立即开始增大，至相对高度0.7转入加速放大阶段，墙顶达到最大值，超过2.0。根据这个总平均曲线，本文拟合出衡重式挡土墙水平地震作用沿高度分布系数的公式。 经与《规范》的规定以及其他修改方案对比、分析，最终结果表明，根据最大加速度沿高度分布提出的《规范》修编建议方案是偏于安全的，有一定安全冗余度。 |
| 作者： | 徐娜 |
| 专业： | 岩土工程 |
| 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： | 2006 |
| 正文语种： | 中文 |
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