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《高填土路堤边坡地震动力分布系数探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、广东公路交通2005年第2期总第89期GuangDongGongLuJiaoTong文章编号:1671-7619(2005)02-0029-04高填土路堤边坡地震动力分布系数探讨张彦,任志华,徐则民,许云华(昆明理工大学建筑工程学院,昆明650051)摘要:对于25m以下的路堤边坡,公路工程抗震设计规范规定了其在地震作用下边坡设计的综合地震影响系数的取值。针对目前公路路堤边坡不断增高的趋势,对25m以上的高路堤边坡进行地震作用下的稳定性分析,并对计算结果进行分析、汇总,探讨得出了高填土路堤边坡的地震动力放大系
2、数公式。关键词:地震作用;高路堤;稳定性分析;边坡设计;动力放大系数中图分类号:U416.12U419.2文献标识码:A1引言211分析方法我国是一个多山的国家,而在山区,公路是最21111拟静力法主要的交通运输手段。随着西部大开发的进行,这是分析边坡抗震稳定性的常规方法,已经为将在西部山区修建越来越多的高等级公路。西部现行的有关抗震规范所采用,并且可以用于地震小地区公路的工程地质条件非常复杂,地形地貌变区划工作中对边坡稳定性分析。拟静力法对于地震化大,且地震活动频繁,地震烈度、频率都较高。作用下不发生土料抗
3、剪强度明显降低(降低率不大公路工程属于带状结构物,一条路线少则十几km,于15%)的边坡是可以使用的。拟静力法是将地震多则几百km,甚至上千km。从地区的政治、经济作用简化为水平方向或垂直方向的不变加速度作出发,要求每一条线路能连接尽量多的城镇、厂用,此加速度产生作用于不稳定质心的惯性力。根矿、农场及风景文物点,但又不能直接穿越。考虑据极限平衡理论,将所有作用于潜在滑动面上的力到公路对这些地区的服务性能,应做到近城不进沿滑动面分解,得出沿滑动面的安全系数。城,近村不进村,利民不扰民,既方便运输又保证其安全系数
4、计算公式为:安全。而这些公路很多都不得不通过多地震区,n∑{c′lR+[P-ul]R·tgφ'}进行高填土路基的施工,从10多m到上百m的高i=1Fs=nnn(1)填土路基都是经常碰到的,所以有必要研究地震∑Wx-∑Pf+∑Kwe±Aa作用下高填土路基的边坡稳定性。i=1i=1i=1地震时地面运动方向是任意的,路基所承受的式中:地震荷载的作用方向也是任意的。但大量的震害现l—滑动面长度;象表明,水平方向的地震作用是路基破坏的主要原u—孔隙水压力(kPa)(pore-waterpressure),因,而且对于路
5、基和挡土墙由于其最不利的受力方由流网或实测计得;′向垂直于路线走向,因此验算时只须考虑垂直于路c—滑面上抗剪强度(有效值)cohesion;线走向的水平地震作用。在《公路工程抗震设计规W—宽度为b的薄土条的总重力,W=γbh;3范》(JTJ004-89)中,考虑的路堤边坡高度最高是γ—条块的重度/(kN/m);20m,在进行抗震稳定性分析时,采用拟静力法进行b—条块水平宽度/m;计算。而在本研究课题中,考虑到近年来公路建设h—土条厚度;的发展,在计算的路堤高度上考虑了18m、30m、P—作用于分条底面的法向力
6、,P=σnl;40m、50m等不同路堤高,然后采用拟静力法、有限R—滑动面的半径;元静力分析和有限元动力分析等方法对路堤边坡进φ'—内摩擦角;行了稳定分析,并对计算结果进行了分析和总结。x—从分条质心到矩心的水平距离;2分析的方案f—从矩心到法向力P作用方向的垂直距离;·29·2005年第2期广东公路交通总第89期A—水压力的合力;214拟静力分析的参数a—水压力的合力到矩心之间的垂直距离;拟静力分析法中水平地震系数的选用如表2Kw—水平力地震;所示。e—孔隙比。表2水平地震系数Kn21112有限元法有限元方
7、法具备求解边坡稳定性问题的能基本烈度/度789备注力,动力有限元法是一种好的边坡分析方法,可确水平地震综合影响0.10.20.4定边坡是否失稳、破坏面位置及形状、破坏后的变系数Kn系数cz=0.25形等,但在使用时一定要考虑地震作用时边坡材综合地震综合地震料的各种特性。在本课题稳定性分析中土体采用0.0250.050.1系数K=c×K系数Kzn等效线性化模型,等效线性化模型是把土视为粘弹性体(因此不能反映永久变形),采用等效弹性215地震波的输入模量E(或G)和等效阻尼比这两个参数来反映土(1)ElCentr
8、o波(图1)。动应力—动应变关系的两个基本特征:非线性与滞后性,并将模量与阻尼比均表示为动应变幅的函数,同时,在确定上述关系中考虑静力固结平均主应力的影响。这种模型具有概念明确,应用方便的优点,目前得到广泛的应用。在分析问题时,一般可先根据预估应变幅大小假定G、λ值,据以求出土层的平均剪应变,然后根据上述关系由此关系由此剪应变计算相应的G、λ值,再进行计算,如此反复迭代,直至协调为止。本计算实例中,
