加筋挡土墙在动力作用下的性质分析

吴志民 黄文者 方国平

摘 要：本文通过建立加筋挡土墙的ANSYS有限元模型，进行静力、6度、7度和8度的地震作用下的有限元分析，加筋挡土墙在不同地震力作用筋带拉力分析、墙高对挡墙板面位移影响的分析，得出一些结论。

关键词：挡土墙；有限元；动力分析

0 引言

近年来我国在加筋挡土墙动力方面研究工作刚刚开始，有许多学者在该领域有一定的研究，也得出一些结论，然而，就目前对加筋土挡土墙的动力特性的研究来看还远远不够。动力设计理论还很不成熟。本文通过建立有限元模型对比分析静力作用、6度、7度和8度地震作用下加筋挡土墙的分析。

1 有限元模型的建立

本项目采用 Drucker-prager弹塑性模型（简称D-P模型）进行分析。土体采用PLANE42单元。加筋体釆用平面单元Plane82单元。几何模型为墙高6m，加筋体长5米。

本文有限元参数根据有关土工试验结果及有关参考文献取值，具体取值如表1、2、3

2 加筋挡土墙在不同地震力作用筋带拉力分析

根据建立的模型，分别计算了在静力、6度、7度、8 度地震作用下，加筋材料在面板处，距面板1m 和3m处各层加筋材料所受的拉力，计算结果见图1、图2、和图3。

由图1-3可知，在静力和不同地震烈度作用下，筋带拉力都呈现沿墙高减小的趋势，这与由朗肯土压力计算的拉筋最大拉力发生在墙体底部基本相符。6度地震作用下的筋带拉力比起静力作用下相差不大，7度地震时增长 50%左右，而8 度地震作用下的筋带拉力几乎是7度地震作用下的2倍。可见，随地震烈度的增加，筋带拉力也逐渐增加，而且随设计烈度增加呈现出快速增加的趋势。

3 墙高对挡墙板面位移影响的分析

在地震动力荷载作用下，加筋土挡墙作为稳定地基上部结构，由原来的静止状态进入强迫振动状态，并发生变形破坏。一般而言，结构的变形位移有两部分：一部分是静载位移，另一部分则是动载位移。静载位移是挡墙施工过程中的变形位移，当挡墙施工完成后，挡墙的静载位移就会慢慢稳定，侧向土压力靠筋-土之间的摩阻力来平衡。如果挡墙受到地震动力荷载作用时，内部原有的应力平衡状态将受到破坏，从而导致挡墙产生变形。如果地震加速度峰值较小、作用时间较短，挡墙可以通过自身内部应力调节来维持稳定，此时的挡墙变形较小，由地震荷载产生的动载位移变形将逐渐恢复。如果地震加速度峰值较大，持续时间较长，则挡墙内的变形迅速增大，这时筋-土之间产生的摩擦阻力将不足以维持结构的稳定，挡墙面板因此产生向外的位移变形，挡墙内部将形成潜在的滑移面。

图4显示的是在各个震级下墙面水平位移值，图4表示的这种水平位移随墙高变化趋势，据此分析可以得出：各个震级下墙面水平位移随墙高变化趋势是一致的，水平位移随墙高的增加而逐渐增大，墙底位移最小，墙顶位移最大。即挡土墙在地震动荷载作用下变形趋势是绕墙趾转动；随着地震峰值加速度的增大，墙面水平位移也逐渐增大，而且这种变化趋势在墙底处不明显，随墙高增加这种变化趋势愈明显。即随峰值加速度的增大墙面水平位移在墙底处变化不大，在墙顶处变化最大。

4结论

通过上述分析得出以下结论：

（1）随地震烈度的增加，筋带拉力也逐渐增加，而且随设计烈度增加呈现出快速增加的趋势。

（2）随着地震峰值加速度的增大，墙面水平位移也逐渐增大，而且随墙高增加这种变化越大。

参考文献

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