基底铰支承预应力锚索抗滑桩地震动力响应特性研究

论文摘要

地震是造成抗滑桩等支挡结构失稳破坏的重要因素之一。由于地震的复杂性和不可预测性,导致在岩土工程中,边坡及其支挡结构地震反应特性的研究成为世界性难题。而预应力锚索抗滑桩作为边坡加固的常用方法之一,开展基底铰支承条件下预应力锚索抗滑桩地震动力响应特性研究可以为边坡治理抗震设计提供理论依据。鉴于此,本文以云南省应用基础研究计划项目“基底铰支承预应力锚索抗滑桩的地震动力响应特性及抗震研究”为契机,首先,通过制作完成的边坡加固模型,依托大型振动台模型实验,结合传感器采集到的室内实验数据分别对坡体加速度地震响应、桩顶位移响应、锚索轴力响应进行了详细的分析。其次,结合FLAC3D数值模拟软件对边坡模型进行模拟计算,并对桩后动土压力响应进行了补充。得到如下主要结论:（1）滑体不同位置处监测点的加速度时程曲线的形状与输入地震波加速度时程曲线基本相同;在地震作用过程中,坡体加速度随着高程的增大,加速度时程波动幅度增大,地震动响应放大;由于抗滑桩的加固效应对地震波有阻碍作用,使抗滑桩附近土体的动力响应受到了抑制,从而使得靠近桩体附近加速度峰值较台面上测得的加速度峰值小。（2）5种试验工况下锚拉倾角为18°的桩顶位移量最大,锚拉倾角为11°的桩顶位移量最小。即相同嵌固深度不同锚拉角度的桩-锚支护体系对桩顶位移有不同的影响,随着锚拉倾角的增大桩顶位移量也逐渐增大。（3）研究锚索轴力响应规律:锚拉倾角分别为11°、14°、18°的三根锚索的轴力峰值均随着输入地震波加速度峰值的增大轴力增长越来越快,轴力响应越来越明显;对比同一时刻的锚索轴力值可以看出,锚拉倾角为11°的锚索轴力值最大,锚拉倾角为18°的锚索轴力值最小。即随着锚拉倾角的增大锚索轴力值逐渐减小。（4）从监测到的滑面以上的桩后动土压力值可以看出:从滑面附近到桩锚连接处桩后动土压力值先减小后增大;对比同一位置处不同锚拉倾角下的桩后动土压力时程曲线可以看出:锚拉倾角为18°的桩后动土压力值最大,锚拉倾角为11°的桩后动土压力值最小,即随着锚拉倾角的增大,同一位置处桩后动土压力值也随之增大。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 序言
•   1.1 选题背景及研究意义
•     1.1.1 选题背景
•     1.1.2 研究意义
•   1.2 国内外研究现状
•     1.2.1 现场监测与震后调查
•     1.2.2 理论分析
•     1.2.3 数值计算
•     1.2.4 模型试验
•     1.2.5 目前研究中主要存在的问题
•   1.3 主要研究内容
•   1.4 研究方法与技术路线
•     1.4.1 研究方法
•     1.4.2 技术路线
• 第二章 地震动模型试验设计
•   2.1 引言
•   2.2 模型试验平台
•     2.2.1 大型振动台设备
•     2.2.2 控制系统与动态数据采集设备
•   2.3 试验材料的制作
•     2.3.1 模型箱的制作
•     2.3.2 抗滑桩的制作
•     2.3.3 挡土板的制作
•     2.3.4 混凝土的浇筑
•     2.3.5 锚索的制作
•   2.4 试验模型的设计
•     2.4.1 岩土体相似比设计
•     2.4.2 边坡模型的确定
•     2.4.3 滑坡土的制作
•     2.4.4 桩锚的布设
•     2.4.5 传感器的布设
•     2.4.6 预应力的施加
•     2.4.7 地震波的选择
•   2.5 本章小结
• 第三章 铰支承锚索抗滑桩加固边坡振动台试验
•   3.1 引言
•   3.2 加速度动力响应
•     3.2.1 加速度时程曲线
•     3.2.2 加速度响应特性
•   3.3 桩顶位移响应
•     3.3.1 位移时程曲线
•     3.3.2 桩顶位移响应特性
•   3.4 锚索轴力响应
•     3.4.1 应变片工作原理
•     3.4.2 轴力与应变的转换
•     3.4.3 锚索轴力响应特性
•   3.5 本章小结
• 第四章 铰支承锚索抗滑桩加固边坡数值模拟
•   4.1 引言
•   4.2 FLAC3D动力分析方法
•     4.2.1 FLAC3D简介
•     4.2.2 求解原理及求解步骤
•     4.2.3 本构模型
•     4.2.4 动力边界条件
•     4.2.5 地震荷载的输入
•     4.2.6 阻尼的选择
•   4.3 数值分析模型
•     4.3.1 网格生成
•     4.3.2 建立接触面
•     4.3.3 计算参数的选取
•     4.3.4 动力计算步骤
•   4.4 动力响应分析
•     4.4.1 坡体位移响应分析
•     4.4.2 加速度响应分析
•     4.4.3 锚索轴力响应分析
•     4.4.4 桩后动土压力响应分析
•   4.5 本章小结
• 第五章 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
•   附录A 攻读硕士学位其间发表论文
•   附录B 攻读硕士学位其间参与项目

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张朋

导师: 阿发友,闫鼎熠

关键词: 预应力锚索抗滑桩,边坡,地震动响应,振动台试验,数值模拟

来源: 昆明理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,地质学,工业通用技术及设备

单位: 昆明理工大学

基金: 云南省应用基础研究计划项目“基底铰支承预应力锚索抗滑桩的地震动力响应特性及抗震研究”

分类号: P642.22

DOI: 10.27200/d.cnki.gkmlu.2019.001027

总页数: 79

文件大小: 5280K

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