包裹式加筋土挡墙动力仿真分析-论文.pdf

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1、第34卷第4期中外公路492014年8月文章编号：1671—2579(2014)04—0049—04包裹式加筋土挡墙动力仿真分析肖娴，李颖。(1．贵州高速公路集团有限公司，贵州贵阳550004；2．四川智通路桥工程技术有限责任公司)摘要：用数值仿真软件Abaqus模拟包裹式加筋土挡墙与填筑体的动力相互作用。建立土工格栅与填土以及墙面板与土体之间的接触，用无限元做土体边界，土工格栅采用拉杆模型，土体采用Drucker-Prager模型，混凝土面板采用弹性模型。研究模型在6、7、8共3个不同等级的地震烈度作用下，土体、土工格栅和墙

2、面板的变形规律、内力变化等。关键词：Abaqus；包裹式加筋土挡墙；地震包裹式加筋土挡墙是由土工格栅和填料层层返包板叠加而成的一种可适应一定变形的轻型支挡结构；具有自重轻、占地面积小、地基承载力要求低、对周围环无境影响小等优点，应用前景十分广泛。加筋土挡墙的静力设计和施工，从实践到理论渐趋成熟，但地震荷载作用下加筋土挡墙筋土问的受力机理、变形特征、破环-#溉=⋯⋯＼模式等，由于其内容的复杂性以及影响因素的多样图1包裹式加筋土挡墙分析模型图性，至今尚无成熟的理论学说，所以对加筋土挡墙的地震效应研究十分必要。+050~DK137+

3、200段路堤，采用室内振动台试验模型。所采用室内振动台为单向电液伺服驱动式地震模建立挡土墙有限元模型拟振动台(台面尺寸为4m×2m)，最大加速度1．2g，最大速度0．4m／s，最大位移100mm，试验中采用的采用非线性有限元软件Abaqus对包裹式加筋土几何相似比为1：2O；抗剪强度准则采用莫尔一库仑挡墙进行数值模拟。数值模拟时，土体采用Drucker(Mohr—Coloumb)准则，室内土体材料采用实际工点—Prager硬化模型，土工格栅采用拉杆单元，并通过的土体。填土采用砂砾料，y一18．5kN／m。，C一0。，添加设置不

4、受压，来模拟其真实受力状态(图1)。土—34．1o，E===20MPa，u一0．25；墙面板采用C30混凝工格栅与填土之间的接触采用嵌入区域，把土工格栅土，)，一21kN／m。，E：==23400MPa，U一0．3；土工格作为嵌入区域嵌入到土体中。挡土墙混凝土面板之间栅极限抗拉强度50kN／m。地震动加载采用El—有凸隼和竖向插接钢筋连接，认为面板之间无相对滑Centro波NS向地震波加速度时程，对模型进行水平动。采用绑定约束来模拟墙面板之间的接触。挡土墙向加载，峰值加速度分别调整为0．1g、0．2g、0．3g，相面板与加筋土

5、体之间在地震荷载作用下会发生相对运当于6、7、8级烈度的地震。动。它们之间的接触切向属性采用罚函数来模拟，并添加法向属性允许接触面分离。3计算结果分析为了消除地震波在土体边界上的反射效应，采用平面4节点无限元(Cinpe4)单元来模拟土体边界。3．1加筋土体水平土压力峰值选取加筋土体与墙面板接触面上的上、中、下3个2场地条件点进行受力分析。各级地震荷载作用下，土体水平应力变化如图2所示。土压力数值的正负表示应力的方计算工点为广(通)大(理)铁路祥云车站DK137收稿日期：2o14—06—16作者简介：肖娴，男，工程师．E50中

6、外公路第34卷时间，s(3)对于同一深度的土体，地震等级越高，所受的O⋯⋯lv

7、●一⋯动应力峰值也越大。而且增大的幅度较大，0．3g地震O5N0505N0N5O5O50_◆!!I；!‘．··。··．··．··．·_◆荷载作用下底部土体水平土压力最大值约为静止状态的1O倍。∞3．2加筋土体水平位移峰值室+顶部一+中间同样取土压力分析时土体中的上、中、下3个点进—、一底部行水平位移分析。为了便于观察地震作用下加筋土体本身的变形情况，结果处理时用上部、中部点的水平位移值减去地基附近下部土体的水平位移值，得到上部和中部土体相对于底部的

8、位移，结果如图3所示。(a)峰值加速度0．1g1．6OE一03时间／s1，40E—O31．20E-031．00E一03稔8．00E一046．00E一044．00E—O4+顶部2．OOE—o4+中部，O．OOE+0o重．．．-顶部8葛+中间氇_-_底部时间，sCa)峰值加速度0．1g3．ooE—O32．50E—O3(b)峰值加速度0．2gg2．00E一03渣1．50E一03时间，s1．00E一03—-_-顶部5．OOE一042+中部0．00E+O0O昌罨葛s簧昌NNNNn一2时间，s一4—◆一顶部(b)峰值加速度0．2g_--中

9、间菩一6—3．0oE-03·底部—82．0oE-03—101．o0E-03_一一一一r0．O0E'4-00—12漤qt"q'qCqC'4C'qC'4t'~—．--顶部趟-1．00E-03+中部(c)峰值加速度0．3g—2．0OE—O3时IE／s＼／图2不同地震荷载作用下水平土