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地震作用下框架锚杆支护边坡动力分析

作　者: 叶帅华
导　师: 朱彦鹏
学　校: 兰州理工大学
专　业: 结构工程
关键词: 框架锚杆支护边坡动力模型地震作用振型分析
分类号: TU476
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 108次
引　用: 2次
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内容摘要

框架锚杆支护结构是最近几年随着支护结构的发展而提出的一种新型支护结构。由于该结构可以有效的控制边坡的侧移,并且可以结合一定的绿化措施,因此在公路和铁路边坡中得到了很快的发展。另外,由于该支护结构是一种柔性支护结构,可以允许一定的变形,因此具有一定的抗震性能,但是目前国内外对于框架锚杆支挡结构的抗震性能及动力问题方面的研究还十分缺乏。5.12地震过程中,用于边坡的该支护结构就表现出了很好的抗震性能。框架锚杆柔性支挡结构作为一种新型支挡结构,在国家西部大开发过程中,发挥了巨大的作用,深入开展柔性挡墙的地震作用分析与设计研究,对国家新一轮的拉动内需政策有重大的现实意义。本文针对框架锚杆支护边坡动力分析及抗震设计方法进行了研究,提出了新的的思路和计算方法,论文研究工作如下：依据框架锚杆支护体系的作用机理,在建立分析模型时分为两步,即把框架锚杆支护边坡结构体系分为动土压力模型和框架锚杆支挡结构动力模型两部分。一是考虑坡高对动土压力分布的影响,认为地震时作用在支挡结构上的土压力,在支挡结构顶部最大,向下逐渐减小,呈倒三角形分布。二是基于Penzien提出的集中质量法,将框架结构离散化为质点串,而锚杆以弹簧支座形式将框架与土体进行连接,取一榀框架柱为计算单元,建立相应的动力模型控制方程,通过振型分析建立振型方程,并求解振型反应。通过对动土压力的求解和框架结构振型反应的分析,可以得到框架各结点处的支座反力,从而为框架锚杆支护边坡的抗震设计提供一定的依据。最后通过一工程实例,并用以往有限元软件ADINA分析的结果对该计算模型进行了验证,结果表明这种计算模型对土质较均匀的边坡动力设计和分析是可行的。

全文目录

摘要  7-8
ABSTRACT  8-10
第1章绪论  10-23
  1.1 课题研究的背景、目的和意义  10-14
  1.2 目前国内外的研究现状  14-21
    1.2.1 Newmark滑块位移法  14-17
    1.2.2 拟静力法  17-19
    1.2.3 数值分析法  19-21
  1.3 本文主要研究内容  21-23
第2章地震动作用下框架锚杆支护边坡土压力模型的建立  23-35
  2.1 引论  23
  2.2 框架锚杆支护结构模型  23-27
    2.2.1 框架锚杆柔性支护结构的作用机理  25-26
    2.2.2 框架锚杆柔性支护结构的工作过程及受力分析  26-27
  2.3 挡土墙在地震作用下的破坏形式  27-29
    2.3.1 圆弧破坏模式  27-28
    2.3.2 折线破坏模式  28
    2.3.3 流鼓破坏模式  28
    2.3.4 崩塌破坏模式  28-29
  2.4 挡土墙地震作用下土压力分布的研究进展  29-32
    2.4.1 极限平衡理论  29-30
    2.4.2 极限位移理论  30
    2.4.3 弹性波理论  30-31
    2.4.4 整体有限元分析方法  31
    2.4.5 能量法  31
    2.4.6 试验研究  31-32
  2.5 框架锚杆支护边坡动土压力模型的建立  32-34
    2.5.1 基本假设  32
    2.5.2 地震土压力模型建立  32-34
  2.6 小结  34-35
第3章地震动作用下框架结构模型的建立  35-45
  3.1 引论  35
  3.2 地震动特性及地震波的选取  35-39
    3.2.1 地震动特性极其影响因素  35-37
    3.2.2 地震波选取  37-39
  3.3 框架结构动力分析模型及控制方程  39-42
  3.4 框架结构振型反应分析及支座反力求解  42-44
  3.5 小结  44-45
第4章工程实例  45-50
  4.1 工程概况  45
  4.2 支护方案及设计结果  45-46
  4.3 锚杆轴力地震响应  46-48
  4.4 数值验证  48-50
第5章结论与展望  50-53
  5.1 结论  50-51
  5.2 展望  51-53
参考文献  53-59
致谢  59-60
附录A 攻读学位期间发表的学术论文  60-61
附录B 攻读学位期间参与的科研项目  61

地震作用下框架锚杆支护边坡动力分析

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