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加筋土挡墙动力有限元分析与地震反应分析方法研究

蒋建清  
【摘要】: 土工加筋技术是一门新兴的土工加固技术,加筋土挡土墙是加筋土的主要应用形式之一。虽然在国内外已经得到了广泛的应用,但其理论研究滞后于实践,许多研究尚处于初始阶段。随着加筋土挡墙应用领域的拓宽,对加筋土挡墙结构进行动力特性研究与地震反应分析方法研究是不可回避的重要课题。 本文在前人研究的基础上,进一步分析了加筋土及加筋土挡墙的工作机理和计算设计理论,对加筋土挡墙进行了动力有限元数值模拟分析,研究了其地震反应分析方法。具体有以下几部分内容: 第一部分综合分析了加筋土挡墙的国内外研究动态,对加筋土的加筋机理、筋-土摩擦系数和地震下的稳定性问题,进行了理论分析探讨。提出了地震作用下加筋带的界限配筋率和其临界长度的计算公式。影响筋带拉拔摩擦系数的本质因素是筋材的粗糙度和土的剪胀性,提出了能反映这些因素的筋带拉拔摩擦系数估值公式。这些都可为加筋土工程的设计和研究提供有益参考。 第二部分使用大型通用有限元软件ANSYS,通过引入筋-土、面板-土接触单元,建立了由土体单元、接触单元、面板单元和加筋材单元组合的加筋土挡墙非线性有限元模式,进行了动力有限元数值模拟分析,得出了一些关于加筋土挡墙动力响应的定性结论。 第三部分对加筋土挡墙地震反应分析方法进行了研究,提出了一种简化分析方法。以前人对土层地震反应分析理论的研究为基础,通过考虑筋材对土层的刚度和土层间摩擦的影响,将加筋土挡墙结构简化为一个集中质量的多自由度系统。运用土动力学和结构动力学的知识,推导了加筋土挡墙集中质量模型的运动方程。使用大型数值计算软件MATLAB求出挡墙运动方程的数值解,完成加筋土挡墙地震反应分析。这些基于数值模拟的分析为系统的研究加筋土挡墙地震反应分析方法打下了一定基础。


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