土-结构体相互作用下挡土墙的地震反应分析.pdf

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1、浙江建筑，第33卷，第3期，2016年3月ZhejiangConstruction，Vo1．33，No．3，Mar．2016土一结构体相互作用下挡土墙的地震反应分析TheEarthquakeAnalysisofCantileverRetainingWallUndertheSoil-Structurelnteraction徐健青XUJianqing(浙江工业大学建筑工程学院，浙江杭州310014)摘要：近年来各地地震灾害中挡士墙的损害都极其严重，这种破坏被认为是因用于挡土墙设计的计算方法还不完善。通常，采用简化的静力方法进行挡土墙的

2、分析，而不考虑土与结构的相互作用。鉴于这些情况，今通过采用结构分析软件LUSAS模拟挡土墙的线性与非线性反应，分析土与挡土墙的相互作用，地震波采用Erzincan(1992)(N—s)进行有限元分析，并与广泛采用的Euroeode一8公式和Mononobe—Okabe公式作对比。结果表明，土压力的分布与大小不仅依赖于填土，也与地基士有关，并且在挡土墙的设计中还应考虑非线性效应。关键词：挡土墙；数值分析；线性与非线性反应；LUSAS中图分类号：P315．9文献标志码：A文章编号：1008—3707(2016)03—0018—05尽管

3、岩土地震学科取得了一定的发展，但是已用。Baker等研究了土与挡土墙的相互作用，但并经建成的挡土墙在强震作用下产生部分失效或完全未分析加载到承载力下降段后的挡土墙的非线性反失效还是很常见的。地震对挡土墙的破坏包括平应。本文通过LUSAS对一个悬臂式挡土墙进行移、转动和沉降，不仅导致墙体本身的破坏，也会严有限元分析，土体的材料非线性采用Drucker—Prager重影响附近的公路、桥梁和铁路等。屈服准则，得到其在地震波Erzincan(1992)(N-s)作为设计经济安全的挡土墙来抵抗地震作用，需用下的线性和非线性反应结果，并与Eu

4、rocode一8和要在确定土压力分布后对土压力合力和其作用点作Mononobe-Okabe公式的计算结果作了对比。合理的分析。另外，地震作用中还应考虑几何非线1考虑地震作用时挡土墙设计方法性和材料非线性造成的影响，因为结构的线性反应与非线性反应有很大的区别，故在设计中有必要认在地震区由于地震动的作用使挡土墙承受的动识到这两者的不同。Mononobe—Okabe(Mononobe土压力与静态分布的土压力有很大的区别。为了减1924，Okabe1924)进行了考虑地震作用后如何确小地震作用对挡土墙产生的破坏，正确表述这些土定土压力的早

5、期研究，目前，在确定地震作用对土压压力非常必要。目前运用于抗震挡土墙设计的基本力产生的影响时，Mononobe-Okabe公式被广泛采思路是先估计出地震产生的各种作用力，然后确保用。之后许多学者在此基础上又做了相关的研究，荷载作用下结构的安全。以下介绍一些关于如何计陈丽⋯对都坟路上的26个路堑重力式挡土墙工点算动土压力的方法。进行了模态分析，分析出挡土墙的破坏模式与振型1．1Mononobe．Okabe法和自振频率相关，但并未考虑土与挡土墙的相互作Mononobe-Okabe对库伦理论进行了修改(Ok一收稿日期：2015—11—2

6、7作者简介：徐健青(199O一)，男，浙江上虞人，助理工程师，从事建筑结构设计工作。第3期徐健青：土-结构体相互作用下挡土墙的地震反应分析l9abe1924，Mononobe和Matsuo1929)，通过考虑作用力，见图1。该土楔体的水平加速度为口=C^·g，在破坏楔体上的惯性力，得出一个新的“总”土压垂直加速度为o=C·g，并规定：(1)c0sA·cos·c0s(艿++A)·I1+／1_【__5口_)_—旦二_l考虑惯性力后，库伦总主动土压力的解析式变1为P=÷K·y·H·(1一c)厶在图1中画出了力多边形并确定出P。的值，P。

7、=P。+P其中P。为静力条件下的库伦主动土压力，P。为由地震而增加的土压力，作用点位于墙底以上h=0．33H处，但此法并未考虑墙体的惯性作用和地基土对土压力的影响。图2挡土墙和土体参数圈1Mononobe-Okabe法中作用于土楔体的力1．2Eurocode一8要求Eurocode一8对抗震挡土墙的设计也作了相应的规定，但也是一种拟静力方法，得到的土压力沿墙呈37．线性分布，其设计步骤在此不作介绍。—⋯3_瑚f攮璺{熊⋯⋯～⋯⋯⋯⋯．fi5．3m模型1’图3考虑填土与挡土墙相互作用时2有限元模型分析的二维有限元分析模型挡土墙和填土

8、的物理力学指标见图2，分析中选择合理的网格尺寸才能取得理想的结果，靠不考虑被动土压力，其中混凝土的杨氏模量E=近挡土墙的填土应该采用较小单元，因为该处的应2．85×10kN／m，挡土墙重度=25kN／m，填土力和应变非常关键。采用LUSASV15．