挡土墙是水利工程中必不可少的组成部分,其主要作用是支撑墙后填土和维持土体平衡。在强震作用下,挡土墙的抗震性能直接影响整个水利工程的安全性。
空箱扶壁式挡土墙是水工挡土墙中的一种结构类型,常用于地基承载能力较低且挡土高度较高的挡土情况中,目前关于此类超高挡土墙在土质地基上的动力响应研究尚少。本文丰富了地震作用下挡土墙稳定性研究的理论基础,能够为结构抗震设计提供一定的参考。
本文以空箱扶壁式挡土墙为研究对象,考虑墙-土相互作用与地基的无限性,主要研究内容如下:对国内外挡土墙的震害及其地震响应的研究方法进行归纳总结,论述了动力有限元法的基本理论和墙-土结构本构模型。结合物理模型实验建立二维重力式挡土墙有限元-无限元耦合数值分析模型,将数值模拟的结构加速度结果与重力式挡土墙振动台模型试验结果进行对比,验证了无限元边界条件在模拟地震作用下结构动力响应的准确性和优越性。
基于具体水利工程实例,考虑墙土相互作用、土体和混凝土的非线性特性以及土体的无限性,建立三维空箱扶壁式挡土墙有限元-无限元耦合模型。采用瑞利阻尼和时程分析法,分析该结构在加速度峰值为0.2g的EI-Centro波作用下的动力响应。
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