岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (7): 1971-1982.doi: 10.16285/j.rsm.2020.1471

• 岩土工程研究 • 上一篇    下一篇

多级拼装悬臂式挡墙地震永久位移计算方法

何江1,肖世国2   

  1. 1. 中铁二院工程集团有限责任公司,四川 成都610031;2. 西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031
  • 收稿日期:2020-09-29 修回日期:2021-04-06 出版日期:2021-07-12 发布日期:2021-07-19
  • 通讯作者: 肖世国,男,1973年生,博士,教授,博士生导师,主要从事边坡稳定性与支挡结构方面的研究工作。E-mail: xiaoshiguo@swjtu.cn E-mail: hejiangmail@163.com
  • 作者简介:何江,男,1995年生,硕士,主要从事路基工程设计与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金资助项目(No. 51578466);中铁二院工程集团有限责任公司科研项目(No. KYY2018100(18-19))。

Calculation method for seismic permanent displacement of assembled multi-step cantilever retaining walls

HE Jiang1, XIAO Shi-guo2   

  1. 1. China Railway Eryuan Engineering Group Co., Ltd., Chengdu 610031, China; 2. School of Civil Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China
  • Received:2020-09-29 Revised:2021-04-06 Online:2021-07-12 Published:2021-07-19
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51578466) and the Research Project of China Railway Eryuan Engineering Group Co. Ltd.(KYY2018100(18–19)).

摘要: 为确定新型的多级拼装悬臂式挡墙的地震永久位移,基于墙?坡系统整体滑面过最下一级墙踵板下边缘的旋转滑动破坏模式,采用极限分析上限法及拟静力法,得出墙?坡系统地震屈服加速度系数表达式,进而结合Newmark滑块法,对系统产生的转动角加速度进行二次积分得到其角位移,分别推导出了Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级拼装悬臂式挡墙各级墙顶地震水平永久位移计算公式。通过与Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型振动台试验及数值模拟对比,表明在不同地震波作用下,理论算法得到的Ⅲ级墙、Ⅱ级墙模型各级墙顶水平永久位移比试验值分别约大10%~40%、10%~30%,但其与数值模拟结果较为接近。实例分析进一步表明,理论算法一般比数值模拟结果相对偏保守;填土内摩擦角、黏聚力和单级墙体高度对墙?坡系统的水平屈服加速度分别呈较显著的正相关和负相关影响,而各级墙体间的平台宽度、单级墙底板长度和厚度对其影响较小;多级墙的分级数对水平屈服加速度有明显的非线性与正相关的影响特征;填料颗粒越细,对限制墙?坡系统地震永久位移的效果就越显著。

关键词: 多级拼装悬臂式挡墙, 极限分析上限法, Newmark滑块法, 永久位移, 振动台试验

Abstract: To determine seismic permanent displacement of a new type of assembled multi-step cantilever retaining walls, based on overall rotation-sliding failure mode of the wall-slope system with potential slip surface passing by the bottom edge of the heel plate of the lowest wall member, the seismic yield acceleration coefficient of the wall-slope system is proposed by the upper bound limit analysis and pseudo-static method. Moreover, according to Newmark’s block method, calculation formulas of seismic horizontal permanent displacement at the top of each step of the wall including two, three, and four steps are derived via angular displacement of the wall-slope system determined by quadratic integration of the rotational angular acceleration. Compared with shaking table tests and numerical simulations of the wall models with two and three steps, the horizontal permanent displacements under two-step and three-step walls calculated by the proposed analysis method are 10-40% and 10-30% larger than those by the tests, respectively. However, the theoretical results are relatively close to the numerical simulation results. Analysis results of the practical example show that the proposed method is generally more conservative than the numerical simulation method. Internal friction angle and cohesion of the backfill have greatly positive correlation with the horizontal yield acceleration of the wall-slope system, while the height of a wall member has obvious negative correlation with the horizontal yield acceleration of the wall-slope system. However, width of the bench between vertically adjacent wall members, length and thickness of bottom plate of a wall member have little effect on it. In addition, the total number of the vertically assembled walls has nonlinear and positive correlation with the horizontal yield acceleration, and the seismic horizontal permanent displacement of the system is decreasing as the filling soil particle size decreases gradually.

Key words: assembled multi-step cantilever retaining walls, upper bound limit analysis, Newmark’s block method, permanent displacement, shaking table test

中图分类号: 

  • U 417.1+1
[1] 李志浩, 肖世国. 不同运动模式的悬臂式挡墙地震永久位移算法[J]. 岩土力学, 2021, 42(3): 723-734.
[2] 赖天文, 雷浩, 武志信, 吴红刚, . 玄武岩纤维增强复合材料在高边坡防护中的 振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 390-400.
[3] 徐超, 罗敏敏, 任非凡, 沈盼盼, 杨子凡. 加筋土柔性桥台复合结构抗震性能的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(S1): 179-186.
[4] 李福秀, 吴志坚, 严武建, 赵多银, . 基于振动台试验的黄土塬边斜坡 动力响应特性研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(9): 2880-2890.
[5] 许成顺, 豆鹏飞, 杜修力, 陈苏, 韩俊艳, . 基于自由场大型振动台试验的饱和砂土 固-液相变特征研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2189-2198.
[6] 杨长卫, 童心豪, 王栋, 谭信荣, 郭雪岩, 曹礼聪, . 地震作用下有砟轨道路基动力响应 规律振动台试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2215-2223.
[7] 乔向进, 梁庆国, 曹小平, 王丽丽, . 桥隧相连体系隧道洞口段动力响应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2342-2348.
[8] 何静斌, 冯忠居, 董芸秀, 胡海波, 刘 闯, 郭穗柱, 张聪, 武敏, 王振, . 强震区桩−土−断层耦合作用下桩基动力响应[J]. 岩土力学, 2020, 41(7): 2389-2400.
[9] 任洋, 李天斌, 赖林. 强震区隧道洞口段边坡动力响应 特征离心振动台试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1605-1612.
[10] 韩俊艳, 李满君, 钟紫蓝, 许敬叔, 李立云, 兰景岩, 杜修力. 基于埋地管道非一致激励振动台 试验的土层地震响应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1653-1662.
[11] 张卢明, 周勇, 范刚, 蔡红雨, 董云. 强震作用下核安全级反倾层状软岩高陡边坡组合支挡结构抗震性能研究与加固效果评价[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1740-1749.
[12] 潘旦光, 程业, 陈清军. 地下商场结构对地面运动影响的振动台试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1134-1145.
[13] 李平, 张宇东, 薄涛, 辜俊儒, 朱胜. 基于离心机振动台试验的梯形河谷场地 地震动效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1270-1278.
[14] 冯立, 丁选明, 王成龙, 陈志雄. 考虑接缝影响的地下综合管廊振动台模型试验[J]. 岩土力学, 2020, 41(4): 1295-1304.
[15] 张恒源, 钱德玲, 沈超, 戴启权. 水平和竖向地震作用下液化场地群桩基础 动力响应试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(3): 905-914.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 姚仰平,侯 伟. 土的基本力学特性及其弹塑性描述[J]. , 2009, 30(10): 2881 -2902 .
[2] 徐金明,羌培,张鹏飞. 粉质黏土图像的纹理特征分析[J]. , 2009, 30(10): 2903 -2907 .
[3] 向天兵,冯夏庭,陈炳瑞,江 权,张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[4] 石玉玲,门玉明,彭建兵,黄强兵,刘洪佳. 地裂缝对不同结构形式桥梁桥面的破坏试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2917 -2922 .
[5] 夏栋舟,何益斌,刘建华. 土-结构动力相互作用体系阻尼及地震反应分析[J]. , 2009, 30(10): 2923 -2928 .
[6] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[7] 张力霆,齐清兰,魏静,霍倩,周国斌. 淤填黏土固结过程中孔隙比的变化规律[J]. , 2009, 30(10): 2935 -2939 .
[8] 张其一. 复合加载模式下地基失效机制研究[J]. , 2009, 30(10): 2940 -2944 .
[9] 易 俊,姜永东,鲜学福,罗 云,张 瑜. 声场促进煤层气渗流的应力-温度-渗流压力场的流固动态耦合模型[J]. , 2009, 30(10): 2945 -2949 .
[10] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .