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地震区高陡边坡组合支挡结构抗震设计方法研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 理论计算法

1.2.2 数值模拟法

1.2.3 模型试验法

1.3 本文主要研究工作和技术路线

1.3.1 主要研究工作

1.3.2 技术路线

第二章 地震区支挡结构震害调查

2.1 汶川地震公路支挡结构实震表现

2.1.1 紫坪铺重载公路

2.1.2 国道213线

2.1.3 庄毕公路

2.2 汶川地震铁路支挡结构实震表现

2.2.1 广岳铁路

2.2.2 宝成铁路

2.3 其它地震支挡结构实震表现

2.3.1 昭通地震

2.3.2 海城地震

2.3.3 唐山地震

2.4 本章小结

第三章 抗震规范中支挡结构抗震设计方法

3.1 国外抗震规范支挡结构抗震设计方法

3.1.1 日本规范

3.1.2 欧洲规范

3.1.3 新西兰规范

3.1.4 美国规范

3.2 国内抗震规范支挡结构抗震设计方法

3.2.1 公路规范

3.2.2 铁路规范

3.3 本章小结

第四章 组合支挡结构抗震设计方法

4.1 桩板式挡墙设计荷载及其分布

4.1.1 设计荷载的种类及外荷载的分布

4.1.2 挡土板上荷载及其分布

4.2 桩板式挡墙地震土压力的计算

4.2.1 地震下库伦土压力理论

4.2.2 非锚固桩板墙土压力计算

4.2.3 锚固桩板墙土压力计算

4.2.4 桩板墙锚固段弹性抗力计算

4.3 地震作用下滑坡推力的计算

4.3.1 基本假定

4.3.2 滑坡推力计算

4.3.3 滑坡推力分布

4.4 桩板式挡墙内力和位移计算

4.4.1 非锚固桩板墙

4.4.2 锚固桩板墙

4.5 预应力锚索框架

4.5.1 结构组成及作用机理

4.5.2 结构适用条件

4.6 预应力锚索框架设计几个关键技术问题

4.6.1 结构受力模型

4.6.2 锚索长度和锚索框架安全稳定

4.6.3 锚索拉力的确定和分配

4.7 预应力锚索框架设计计算方法

4.7.1 弹性地基框架有限差分法

4.7.2 弹性地基框架结构简化法

4.7.3 刚性支座上连续梁法

4.8 高陡边坡锚索框架内植被护坡方法

4.8.1 高陡边坡植被护坡一般原则

4.8.2 施工方法和植被养护要求

4.9 本章小结

第五章 组合支挡结构大型振动台试验研究

5.1 支挡结构振动台模型试验设计

5.1.1 振动台主要技术指标

5.1.2 试验相似关系设计

5.1.3 试验方案设计

5.1.4 试验元器件布设方案及安装

5.1.5 试验加载制度

5.2 组合支挡结构振动台模型试验结果分析

5.2.1 加速度响应结果分析

5.2.2 动土压力响应结果分析

5.3 原型边坡的组合支挡结构抗震设计

5.3.1 桩板墙的抗震设计

5.3.2 锚索框架梁的抗震设计

5.3.3 规范中水平地震荷载沿墙高的增大系数探讨

5.4 本章小结

第六章 结论与建议

6.1 主要结论

6.2 有待进一步研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间参与科研情况

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摘要

我国地理位置处在环太平洋地震带与欧亚地震带之间,是一个地震多发国家。地震虽然给我国带来了巨大的生命和财产损失,但也给我们留下许多宝贵的实震素材。汶川地震支挡结构的震害调查发现,在地震高烈度区的高边坡挡墙都发生了不同程度的损毁,从而导致落石断道和路基的坍塌。发生地震时,影响了公路、铁路等生命线工程的正常使用,防碍了抢险救灾的顺利进行,所以对地震区高陡边坡的支护研究具有重要的工程意义。
   本文结合铁道部科技研究开发计划项目“高陡边坡特殊支挡工程抗震技术研究”(2008G028-D),以在建的大(理)-瑞(丽)铁路线的边坡支挡结构为工程背景,通过5.12汶川地震支挡结构的震害调查进行抗震性能的试验研究,提炼出几种适合高烈度高陡边坡的组合支挡结构形式,并提出合理可靠的抗震设计方法,指导沿线支挡结构的设计。
   本文主要的研究内容如下:
   1.对地震区公路和铁路支护体系震害进行调研和考查,从中提炼出一种上部采用锚索框架结构,下部设置为桩板墙的典型组合支挡结构体系,作为地震区高陡边坡的支护体系。
   2.对国内外抗震设计规范中有关支挡结构的抗震设计方法进行分析和总结,找出我国抗震设计规范中存在的差距和不足。
   3.对提炼的典型组合支挡结构进行大型振动台模型试验,并对结果进行分析,针对大瑞铁路线原型边坡进行抗震设计。
   (1)桩板墙的抗震设计,在低烈度区,采用现有的规范法进行设计;在高烈度区,对规范法的水平地震荷载沿墙高的增大系数进行修正,再计算其内力。
   (2)锚索框架梁的抗震设计,使用弹性地基框架有限差分法、弹性地基框架结构简化法、刚性支座上的连续梁法三种方法来计算锚索框架梁的内力,从中提炼出最合理的一种抗震设计方法。

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