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重力式挡土墙抗震动力可靠度分析与基于位移法的抗震设计研究

作　者: 李志强
导　师: 张鸿儒
学　校: 北京交通大学
专　业: 岩土工程
关键词: 挡土墙随机地震响应脉冲响应函数法摄动法复合随机振动非线性动力可靠度位移法
分类号: TU476.4
类　型: 博士论文
年　份: 2007年
下　载: 680次
引　用: 6次
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内容摘要

以可靠度理论为基础的概率设计方法，是岩土工程结构抗震设计发展的必然趋势。挡土墙作为岩土工程结构的重要组成部分，在抗震设计中引入可靠度理论，采用可靠度设计方法代替定值设计方法是很有意义的。为此，本文主要做了如下工作：1．利用随机振动理论和结构动力分析的脉冲响应函数原理，分析了不考虑参数随机性的线性挡土墙在平稳随机地震荷载作用下的随机地震响应，并对影响挡土墙随机地震响应的各种因素进行了分析研究。2．应用脉冲响应函数法、随机摄动理论以及中心差分法，研究了具有随机参数的线性挡土墙系统在随机地震荷载下的随机响应问题。并用Monte Carlo随机模拟法进行了验证，计算结果比较接近。这也为分析复合随机振动问题提供了一种简单有效的计算方法。3．采用等效线性化方法考虑土性材料的非线性的影响，进行挡土墙的非线性随机地震响应分析。考虑墙后填土和地基土土体材料的非线性，求得的结果和线性相比，水平位移的均方根响应增加很大。4．在以上随机地震响应分析研究的基础上，对挡土墙进行了抗震动力可靠性分析。并给出了平稳随机地震作用下，挡土墙抗震动力可靠度的计算流程，这也为岩土工程结构的抗震动力可靠度分析提供了一条实用的途径。5．总结了国内外有关挡土墙抗震设计规范的主要内容。用实例对基于力法和位移法的挡土墙抗震设计进行了对比分析。研究显示了基于位移法的挡土墙抗震设计比基于力法的抗震设计更能体现地震期间挡土墙的抗震性能。6．提出了基于位移法的依据可靠度理论的挡土墙抗震设计的基本思路，并给出了设计流程。为可靠度理论应用于其他岩土工程结构的抗震设计提供了理论基础和设计思路。用本文提供的可靠度分析方法和其他确定性分析方法进行对比分析，可以看出：本文的方法更具说服力也更具代表性。

全文目录

中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
1 绪论  12-34
  1.1 引言  12
  1.2 选题的背景及研究的意义  12-19
  1.3 国内外研究现状  19-32
    1.3.1 挡土墙抗震研究  19-26
    1.3.2 结构抗震可靠度研究  26-30
    1.3.3 挡土墙可靠度研究  30-32
  1.4 本文的主要研究工作及技术路线  32-34
2 不考虑参数随机性的挡土墙随机地震响应分析  34-54
  2.1 引言  34
  2.2 不考虑参数随机性的结构平稳随机地震响应的计算方法  34-35
  2.3 不考虑参数随机性的挡土墙随机地震响应分析  35-44
    2.3.1 重力式挡土墙有限元计算模型  35-38
    2.3.2 随机地震动模型  38-40
    2.3.3 基于脉冲响应函数法的挡土墙随机地震响应分析  40-43
    2.3.4 随机地震响应分析结果与 M-O 法计算结果对比分析  43-44
  2.4 各种因素对挡土墙随机地震响应的影响分析  44-53
    2.4.1 地基土刚度的影响  44-46
    2.4.2 墙高的影响  46-47
    2.4.3 挡土墙自身容重的影响  47-50
    2.4.4 墙背倾角的影响  50-51
    2.4.5 不同功率谱模型的影响  51-53
  2.5 本章小结  53-54
3 随机参数挡土墙随机地震响应分析  54-82
  3.1 引言  54-55
  3.2 复合随机振动分析的研究方法  55-59
    3.2.1 随机模拟方法  55
    3.2.2 随机摄动方法  55-59
  3.3 考虑参数随机性的平稳随机地震响应分析  59
  3.3 考虑参数随机性的平稳随机地震响应分析  59-60
  3.4 考虑参数随机性的挡土墙随机地震响应分析  60-75
    3.4.1 随机摄动方法的计算结果及分析  61-69
    3.4.2 随机模拟法的计算结果及分析  69-75
    3.4.3 随机模拟法与随机摄动方法的计算结果比较  75
  3.5 随机地震响应的敏感性分析  75-81
    3.5.1 位移的敏感性分析  76-77
    3.5.2 力及弯矩的敏感性分析  77-81
  3.6 本章小结  81-82
4 挡土墙非线性随机地震响应分析  82-90
  4.1 引言  82
  4.2 非线性体系等效线性化理论  82-86
    4.2.1 土体的等效线性模型  83-85
    4.2.2 等效线性化迭代模式  85-86
  4.3 挡土墙非线性随机地震响应分析  86-87
  4.4 与线性计算结果对比分析  87-89
  4.5 本章小结  89-90
5 挡土墙抗震动力可靠度研究  90-120
  5.1 引言  90-91
  5.2 抗震动力可靠度计算方法  91-96
    5.2.1 基于最大响应量的结构抗震动力可靠度计算  91-93
    5.2.2 基于首次超越破坏准则的结构抗震动力可靠度计算  93-96
  5.3 挡土墙抗震动力可靠度分析流程  96-97
  5.4 挡土墙抗震动力可靠度计算  97-114
    5.4.1 基于最大响应量的挡土墙抗震动力可靠度计算  97-106
    5.4.2 基于首超破坏理论的挡土墙抗震动力可靠度计算  106-114
  5.5 不同因素对挡土墙抗震动力可靠度计算结果的影响分析  114-118
    5.5.1 不同地震功率谱模型的影响  114-115
    5.5.2 参数确定性和随机性的影响  115-117
    5.5.3 线性和非线性的影响  117-118
    5.5.4 两种计算方法的影响  118
  5.6 本章小结  118-120
6 基于可靠度理论的挡土墙抗震设计方法研究  120-134
  6.1 引言  120
  6.2 挡土墙的抗震设计方法  120-126
    6.2.1 刚性挡土墙抗震设计规范  121-124
    6.2.2 基于位移法的挡土墙抗震设计规范总结  124-125
    6.2.3 基于力法和位移法的挡土墙抗震设计对比  125-126
  6.3 挡土墙抗震动力可靠度的计算  126-128
  6.4 依据可靠度理论的基于位移法的挡土墙抗震设计  128
  6.5 基于位移法的挡土墙可靠度探讨  128-129
  6.6 抗震动力可靠度计算结果对比分析  129-133
    6.6.1 与 Richard-Elms 位移法对比  129-130
    6.6.2 与文献位移法计算结果对比  130-132
    6.6.3 与现场结果对比  132-133
  6.7 本章小结  133-134
7 结论与展望  134-137
  7.1 本文主要研究结论  134-135
  7.2 未来工作的建议及展望  135-137
参考文献  137-146
作者简历  146-148
学位论文数据集  148

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