地震荷载作用下重力式挡土墙稳定性分析

摘要

伴随着国民经济的飞速发展，西部大开发的步伐逐渐加快，基础建设重心逐渐向西部地区转移，工程规模巨大。我国西部处于山区，山体蔓延起伏，致使工程实践中产生大量的边坡问题，且大多地区处于高烈度区，地震发生频率极高，因而边坡支挡结构体系的抗震性能研究就显得极其重要，而挡土墙作为一种经济有效的支护方法在工程中得到极其广泛的应用，一旦在地震中遭受破坏将阻断交通，严重拖延救援速度，因此对于地震荷载作用下挡土墙的墙后土压力计算问题以及挡墙稳定性问题的研究具有很大的工程意义。
　　目前，对于地震荷载下的挡土墙墙后土压力计算多采用拟静力法，假设地震过程中挡墙受到一恒定水平作用力，忽略竖直方向的地震力，虽然这种方法得到的土压力值和实际较接近，但是无法具体确定土压力分布形式和合力作用点。而拟动力法正好克服了这些缺点。本文在前人研究的基础上，采用理论分析和数值分析方法相结合，重点研究地震荷载作用下的挡土墙的稳定性性能，考虑阻尼力影响，采取曲线组合的破坏模式，针对强地震荷载作用下临水挡墙这一个在地震过程中更容易遭受破坏的特例进行了重点分析。
　　本文的主要研究路线为：
　　①分析本课题的选题意义，并概述地震挡墙的理论研究和实验研究现状，重点介绍物部冈部法的发展历程，并指出拟静力法的局限性，提出明确的研究方案，介绍采用拟动力法分析地震荷载作用下挡墙稳定性的方法。
　　②归纳总结地震荷载作用挡土墙的反应机理及破坏模式，根据各影响因素的重要性，得出了拟动力法分析挡墙稳定时宜采用组合曲面破坏面模式的结论。
　　③引入国内外相关规范，在规范基础上，通过简单实例，分别介绍了拟静力法和拟动力法分析计算挡墙土压力时的计算模型和计算方法。并介绍在地震挡墙设计中阻尼力的重要性。
　　④通过时程分析法，建立了刚性挡墙的非线性动力反应分析模型，通过参数调控，分别探索了静力条件下和动力条件下挡墙的性状。
　　⑤采用对数螺旋曲线与直线相结合的曲面作为破坏面，推导出了临水挡土墙在强地震荷载作用下的各部分土楔体惯性力、重力、阻尼力、被动土压力等计算公式，并通过具体工程实例探索了挡墙的抗滑移、抗倾覆稳定性系数与地震加速度、墙后填土体力学参数、水位高度等之间的关系。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 选题依据和研究意义

1.2 国内外的研究现状

1.3 本文主要研究内容及技术路线

2 挡土墙地震反应机理及土压力计算方法

2.1 地震荷载作用下挡土墙地震反应机理

2.2 地震作用下挡土墙整体失稳破坏模式

2.3 国内外地震土压力相关规范

2.4 拟动力法计算挡墙地震土压力

2.5 拟动力法计算土压力系数

3 挡墙稳定性时程分析

3.1 重力式挡墙模型创建

3.2 静力计算

3.3 动力计算

3.4 本章小结

4 临水挡墙拟动力法稳定性分析

4.1 拟动力法研究思路以及挡墙土压力基本概念

4.2 临水挡墙动水压力计算

4.3 挡墙稳定性拟动力法理论分析

4.4 挡墙稳定性分析算例

4.6 本章小结

5 结论与展望

5.1 主要结论

5.2 进一步研究的展望

致谢

参考文献

附录