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包裹式加筋土挡土墙抗震特性试验研究

作　者: 段忠臣
导　师: 刘昌清
学　校: 西南交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 包裹式加筋土挡墙振动台模型试验地震峰值加速度应变破坏模式
分类号: TU476.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

包裹式加筋土挡土墙是以面板、填土、筋材等组成的复合支挡结构。目前在铁路、公路、水运及水利等各类土建工程中已得到广泛的应用。然而,加筋土挡墙的设计理论还不够成熟,尤其是动力特性和抗震设计方面。在相关设计规范中,抗震方面的设计采用拟静力法,来考虑地震力的作用。这对于筋土间在地震作用下的复杂的受力机理、土压力与地震力的组合方式,这种设计计算方法显得尤为简单。本文主要针对包裹式加筋土挡土墙抗震设计中存在的问题展开研究,以广(通)大(理)线某车站包裹式加筋土挡土墙为背景,通过理论分析与振动台模拟试验开展了以下一些研究工作：(1)结合国内外研究现状利用摩擦加筋原理和准粘聚力理论对加筋土挡土墙筋土间的相互作用机理进行了深入的理论分析,对加筋土挡墙的几种破坏模式进行了归纳总结,对加筋土挡土墙外部稳定性和内部稳定性进行了深入分析和总结。(2)以广大线某车站包裹式加筋土挡土墙工点原型为依据,确定振动台试验模型的相似率,进而确定模型尺寸及材料,并进行模型试验的设计。(3)通过对模型安放的加速度计、土压力计和电阻应变片所测试验结果进行整理和分析,得出了加速度放大系数与墙高变化的规律；土压力与墙高的变化规律；不同位置处筋材的受力变化规律,加筋土挡土墙的破坏模式及潜在破裂面的位置。(4)通过对试验模型进行理论计算和试验实测值进行计算(0.15g、0.2g、0.3g、0.4g时),得出按规范进行计算的结果较试验实测值进行计算的要小,规范计算方法偏于不安全。(5)通过两组振动台模型试验对包裹式加筋土挡土墙和普通的加筋土挡土墙在不同地震峰值加速度作用下(0.085g、0.15g、0.2g、0.25g、0.312g、0.4g、0.616g)的受力变形特点进行对比分析,得出了包裹式加筋土挡土墙具有更好的抗震性能。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-20
  1.1 概述  12
  1.2 加筋土挡土墙研究现状  12-18
    1.2.1 静力方面的研究  13
    1.2.2 动力方面的研究  13-14
    1.2.3 试验方面的研究  14-17
    1.2.4 数值模拟方面的研究  17-18
  1.3 项目立项背景  18
  1.4 研究目的和内容  18-20
第2章包裹式加筋土挡墙的加筋原理与稳定性分析  20-39
  2.1 包裹式加筋土挡土墙结构形式及优点  20-21
    2.1.1 包裹式加筋土挡土墙结构形式  20
    2.1.2 包裹式加筋土挡土墙优点  20-21
  2.2 加筋土的基本原理  21-27
    2.2.1 摩擦加筋原理  21-23
    2.2.2 准粘聚力原理  23-27
  2.3 加筋土挡土墙破坏模式  27-28
  2.4 加筋土挡土墙稳定性分析  28-37
    2.4.1 外部稳定性分析计算方法  29-31
    2.4.2 内部稳定性分析计算方法  31-37
  2.5 地震作用下包裹式加筋土挡土墙稳定性分析  37-38
  2.6 小结  38-39
第3章包裹式加筋土挡土墙振动台模型试验  39-50
  3.1 概述  39
  3.2 试验研究背景及内容  39-40
  3.3 试验方案  40-43
    3.3.1 试验设备及仪器  40-41
    3.3.2 模型试验原型  41
    3.3.3 试验模型相似比的确定  41-43
  3.4 试验模型制作  43-48
    3.4.1 模型箱设计  44-45
    3.4.2 混凝土面块制作  45
    3.4.3 土样参数  45
    3.4.4 测点应变计制作  45-46
    3.4.5 模型制作过程及仪器埋设  46-48
  3.5 试验加载方式  48-50
第4章试验结果与分析  50-72
  4.1 试验数据  50-51
  4.2 加速度放大倍数分析  51-54
    4.2.1 包裹式加筋土挡墙模型加速度放大倍数分析  51-53
    4.2.2 普通加筋土挡土墙加速度放大倍数分析  53-54
    4.2.3 两种模型加速度放大倍数比较  54
  4.3 动土压应力分析  54-57
    4.3.1 包裹式加筋土挡墙模型动土压应力分析  54-55
    4.3.2 普通加筋土挡土墙动土压应力分析  55-57
  4.4 动应变分析  57-67
    4.4.1 包裹式加筋土挡土墙模型动应变分析  57-62
    4.4.2 普通加筋土挡土墙模型动应变分析  62-67
    4.4.3 两种模型比较  67
  4.5 破坏模式  67-70
    4.5.1 直观破坏  67-68
    4.5.2 潜在破裂面位置  68-70
  4.6 小结  70-72
第5章试验模型理论计算分析  72-85
  5.1 外部稳定性计算  72-76
  5.2 内部稳定性计算  76-84
  5.3 本章小结  84-85
结论与展望  85-87
致谢  87-88
参考文献  88-92
攻读硕士学位期间参与的科研项目  92

包裹式加筋土挡土墙抗震特性试验研究

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