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锚杆岩土体系统地震动力响应分析

贾斌  
【摘要】: 西南地区由于独特的地理地形以及各种工程建设的需要,往往需要对很多高边坡工程实施支护加固。锚杆支护结构以其独特优越性在各行各业工程建设中得到广泛应用。尤其近年随着西南地区交通建设的快速发展,锚杆支护结构在公路铁路高边坡加固中取得了良好的锚固效果。但是5.12汶川地震也暴露出锚杆支护结构在抗震设计上所存在的不足和问题,大量的震害现象表明目前地震多发区或者强震区的锚杆支护结构设计施工没有充分考虑地震动力作用的影响。因此有必要对地震作用下锚杆支护结构的地震响应机理作相应的分析和研究以对锚杆支护边坡的抗震设防提供一定的参考和指导。 本文研究过程主要由四个方面构成:首先建立锚杆岩土体系统动力分析模型,将地震时岩土体对于锚杆的作用简化为线弹簧和与速度相关的阻尼器,将面板对锚杆的惯性力简化为一个线性弹簧的作用加以分析。由此建立锚杆系统的谐振动力平衡微分方程,并求解其在简谐动力荷载作用下稳态动力响应的解析解。其次通过大型有限元分析软件ANSYS对此计算模型进行了验证。然后,对锚杆岩土体系统进行了参数影响分析,归纳了模型主要参数对锚杆岩土体系统轴力峰值响应的影响情况。最后结合理论分析和数值模拟结果对地震作用下锚杆支护边坡失稳破坏机理进行了重新认识。


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