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汶川震区路肩墙震害机理与抗震设计标准分析

王景梅  
【摘要】:2008年5月12日下午2点28分中国四川汶川发生8级地震,其震级之大、余震之多、地表破裂带之长,次生山地灾害之严重,世所罕见。破坏性地震发生后,根据建筑物、构筑物的破坏特点,对规范进行修正,这是抗震规范修订的通常做法。5.12汶川特大地震强震区路基工程的震害资料,对研究强震区路基工程的抗震技术提供了罕有的条件。利用汶川地震的大批近场实震资料,促进公路、铁路抗震设计规范的发展,具有重要的科学价值意义和现实意义,同时也具有重要的时效性。 本文基于G213线路肩墙震害调查,对汶川震区路肩墙震害机理进行分析,在此基础上,分析讨论现行公路、铁路挡土墙的抗震设计标准。所得结论对促进现行公路、铁路抗震设计规范的修订与发展具有一定的参考价值和现实意义。具体研究成果如下: (1)由于现行公路规范中有关规定表明地震工况时公路挡土墙稳定性验算不考虑车辆荷载,故按现行公路规范要求设计的挡土墙具有抵抗8度地震的抗震能力。汶川地震中9度地震区路肩墙倾斜变形的原因是挡墙基底应力超过基底容许承载力值;10度地震区路肩墙严重倾斜变形及出现毁坏现象的原因是抗倾覆稳定系数不满足规范要求和挡墙基底应力远远超过基底容许承载力值,碎石土基路肩墙还有抗滑动稳定系数不足的原因。现行路基工程中主要采用的稳定安全系数法理论体系是合理的,且其稳定安全系数K值取值合理,在9度及以下地震烈度区是适用的,并且可以延伸到10度地震烈度区。 (2)现行铁路规范中有关规定表明地震工况下铁路挡土墙稳定性验算要考虑列车(活)荷载,按现行铁路规范要求合理设计的挡土墙具备抵抗7度地震的抗震能力,在8度及以上地震烈度区要对其进行抗震验算;这与现行铁路规范中关于一般地基挡土墙7度地震烈度区不用进行抗震验算、8度及以上地震烈度区要进行抗震验算的规定是相符合的。由此可见,现行铁路规范关于挡土墙抗震设计标准的合理性。按现行铁路规范要求合理设计的挡土墙在地震工况不考虑列车荷载的条件下具备抵抗8度地震的抗震能力,这一点与公路挡土墙是相同的。 (3)采用倾斜基底和防滑凸榫均可以显著提高挡墙抗滑能力,但对抗倾及基底应力影响不大;扩大墙趾台阶可以显著降低挡墙基底应力,并能有效的提高挡墙抗倾覆能力,但对抗滑影响不大。当挡墙基础埋置较深时,由基础埋深引起的墙前被动土压力对挡墙抗震稳定性的有利影响较大,不能忽略;建议在高烈度地震区挡墙设计时可考虑适当增加挡墙埋深以提高抗震稳定性。衡重式路肩墙的抗滑动稳定系数最大;直立式路肩墙由于重心低,在地震作用下抗倾覆稳定系数最大。


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