路基支擋結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力響應(yīng)及抗震設(shè)計(jì)改進(jìn)技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)發(fā)生在我國(guó)的幾次大地震造成了震區(qū)路基支擋工程的大量破壞，引發(fā)了人們對(duì)生命線工程的嚴(yán)重?fù)?dān)憂。路基支擋工程在地震作用下的破壞模式、震后修復(fù)措施及其抗震技術(shù)，已成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。本文利用汶川地震路基支擋結(jié)構(gòu)的實(shí)震資料，通過(guò)采用大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬以及解析計(jì)算，研究了地震作用下柔性擋墻和剛性擋墻的動(dòng)力響應(yīng)特性和變形破壞機(jī)制，以及錨固邊坡的地震穩(wěn)定性影響因素等，并針對(duì)加筋土擋墻和格賓擋墻提出了抗震設(shè)計(jì)改進(jìn)方法和措施。本文

2、的主要工作及研究結(jié)論如下:
　　(1)傾覆破壞是路肩墻在地震作用下的主要破壞模式，提高路肩墻抗傾覆穩(wěn)定性應(yīng)是其抗震設(shè)計(jì)的核心;路塹墻被毀雖會(huì)造成道路被掩埋，但經(jīng)清理后即可恢復(fù)通車，總體上看其震害較輕。擋墻的震害受多種因素的影響，擋墻的砌筑方法是影響其震害程度的主要內(nèi)在因素，地震烈度則是影響擋墻震害程度的主要外部因素，另外，道路線形和斷裂帶走向也有重要影響。應(yīng)用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)震后擋墻進(jìn)行檢測(cè)，操作簡(jiǎn)便檢測(cè)效率高，且對(duì)線路運(yùn)營(yíng)不造成任何影

3、響，通過(guò)連續(xù)的雷達(dá)圖像可快速準(zhǔn)確地判斷擋墻的震損狀況。
　　(2)利用汶川地震豐富的近場(chǎng)實(shí)震資料，分析總結(jié)了地震作用下?lián)鯄Φ淖冃纹茐哪Ｊ?，指出地基類型?duì)擋墻的變形模式有著直接的影響。傾斜變形和推移變形分別是巖質(zhì)地基擋墻和土質(zhì)地基擋墻最主要的變形模式。基于Winkler地基模型，認(rèn)為土體是一系列彈簧和理想剛塑性體的組合體，分析得到了不同變形模式下?lián)鯄Φ卣鹬鲃?dòng)土壓力的分布規(guī)律。結(jié)果表明:擋墻的地震土壓力分布特征與變形模式密切相關(guān)，除了

4、平行推移模式，其余變形模式下?lián)鯄Φ卣鹜翂毫ρ貕Ω叨汲史蔷€性分布;巖質(zhì)地基擋墻的地震土壓力合力作用點(diǎn)要比土質(zhì)地基擋墻高。通過(guò)開(kāi)展位于巖質(zhì)地基和土質(zhì)地基上擋墻的振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)，對(duì)文中提出的擋墻地震土壓力計(jì)算方法進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果和理論分析結(jié)果較相吻合。
　　(3)為研究填料性質(zhì)對(duì)擋墻地震動(dòng)力特性的影響，開(kāi)展了不同填料的擋墻振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)填料性質(zhì)對(duì)擋墻的動(dòng)力特性及變形破壞機(jī)制影響顯著。由于碎石土容易壓實(shí)，地震波動(dòng)力作用可較為

5、直接地作用于墻背，故地震土壓力要比石英砂擋墻以及風(fēng)化花崗巖擋墻都大;地震土壓力合力作用點(diǎn)也與填料性質(zhì)密切相關(guān)，碎石土填料擋墻的合力作用點(diǎn)高于0.33倍墻高，且隨著PGA的增加，合力作用點(diǎn)高度也隨之升高;在地震土壓力和作用點(diǎn)高度的綜合影響下，碎石土擋墻的抗傾覆安全系數(shù)小于風(fēng)化花崗巖和石英砂擋墻，汶川震區(qū)擋墻多傾覆破壞，驗(yàn)證了上述結(jié)論。采用數(shù)值模擬對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證，認(rèn)為碎石土填料擋墻的動(dòng)位移較另外兩種填料的擋墻都小。
　　(4)為

6、分析比較條帶式和包裹式加筋土擋墻的地震動(dòng)力響應(yīng)特征，開(kāi)展了以上兩種加筋土擋墻模型的大型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)。結(jié)合震害調(diào)查的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)砌塊式加筋土擋墻在地震作用下的破壞模式主要表現(xiàn)為局部砌塊的松動(dòng)變形，很少會(huì)出現(xiàn)整體垮塌的情況。相比條帶式加筋土擋墻，包裹式加筋土擋墻在地震作用下產(chǎn)生的變形量要小。在相同地震動(dòng)量級(jí)作用下，包裹式加筋土擋墻相應(yīng)部位的水平加速度放大系數(shù)要小于條帶式加筋土擋墻，但峰值動(dòng)土壓力卻要比條帶式加筋土擋墻大，這是因?yàn)榘郊咏钔翐鯄?/p>

7、面板在地震作用下的變形量小，對(duì)土體的約束能力強(qiáng)所致。因此，在抗震設(shè)防區(qū)，特別是在高地震烈度區(qū)進(jìn)行加筋土擋墻的選型時(shí)，包裹式加筋土擋墻應(yīng)作為一種優(yōu)選結(jié)構(gòu)。分析認(rèn)為加筋土擋墻在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)除了要進(jìn)行穩(wěn)定性的檢算外，還應(yīng)檢算墻體的變形量，加筋土擋墻在地震作用下的最大變形量應(yīng)小于允許的變形量。為維持線路的正常使用，加筋土擋墻的變形指數(shù)應(yīng)控制在4％以內(nèi)。若驗(yàn)算得到的變形量超出允許值，可采取增大墻后填土的壓實(shí)度和適當(dāng)增加拉筋長(zhǎng)度，以及加厚墻體和降

8、低墻體坡率等措施。
　　(5)為研究柔性擋墻的地震動(dòng)力響應(yīng)特性及變形特征，開(kāi)展了格賓加筋擋墻與生態(tài)加筋擋墻的大型振動(dòng)臺(tái)模型試驗(yàn)。結(jié)果表明:在地震作用下，兩種柔性擋墻的峰值動(dòng)土壓力沿墻高呈現(xiàn)中間小兩端大的分布特征。鼓脹變形是地震作用下兩種擋墻的主要變形模式，變形后擋墻的地震土壓力將會(huì)有一定程度的衰減。對(duì)于鐵路及高等級(jí)公路柔性擋墻的抗震設(shè)計(jì)，除要保證其整體穩(wěn)定性外，還需控制墻體的局部變形量，采用易壓實(shí)的填料或增加墻體材料的彈性模量和厚

9、度均可以有效控制擋墻的地震變形量。施加受力撐可有效減小格賓網(wǎng)箱的變形，尤其是施加交叉斜撐后變形量的減小最為顯著，因此，建議對(duì)于變形控制異常嚴(yán)格的高等級(jí)道路，可采用該方法來(lái)控制格賓擋墻的變形量。
　　(6)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，對(duì)于錨固工程，錨索的抗震能力最為突出，其次為錨桿，并且認(rèn)為決定錨桿（錨索）抗震效果的主要因素為錨固長(zhǎng)度。掛網(wǎng)噴射混凝土具有一定的抗震能力，而主動(dòng)網(wǎng)則幾乎不具備抗震能力。通過(guò)采用擬靜力法對(duì)汶川震區(qū)內(nèi)錨桿支護(hù)邊坡的地震穩(wěn)