高陡坡土工格栅加筋土堤地震动力响应分析(4)
图19A点受力状态Fig.19 Stress state at pointA
第i层土工格栅所受土层的重力为第i层以上所有土层的重力之和,如式(17)所示。因为填土层为梯形如图20所示,由填土层几何形状可得每层填土的自重应力,如式(18)所示。
图20 填土层几何形状Fig.20 Fill layer geometry
式中,W′i为填土重力Wi作用在土工格栅上的压力;n为总层数;γ为土的重度;θ1为坡角。
合力所围成的夹角β大小如式(19)所示:
式中,F′hi为作用在土工格栅上水平惯性力;F′vi作用在土工格栅上垂直惯性力。
由此可以得到地震作用下任意层某一点土工格栅合力如式(20)所示,式(21)适用梯形几何土层土工格栅合力计算:
5 理论计算的数值验证
5.1 位移和抗拉强度验证
为了验证理论计算的正确性,首先算得在T-III-2 波最大加速度时刻转角θ为0.014 2°,然后分别计算0.027厚高比下,填土每一层中心处位移及土工格栅单元的抗拉强度、位移和抗拉强度的计算值与数值分析值对比,如图21、图22所示,从图中可以得到理论计算结果和模拟结果趋势大致一致。
图21 位移对比Fig.21 Comparison of displacements
图22 抗拉强度对比Fig.22 Comparison of tensile strengths
6 结论
(1)高陡坡土工格栅加筋土堤厚高比越小结构耗散的地震动力能量越多,抗震性越好,相反越大,抗震性越差。厚高比越大地震加速度下位移和土工格栅受力越大,相反越小,位移和土工格栅受力越小。在土工格栅加筋高陡土堤设计中为了保证良好的抗震效果,可采用上疏下密或等间距的布筋形式。
(2)随着地震加速度和厚高比的增大,土工格栅单元的最大轴力呈二次型增长模式,从上到下每一层填土中心附近土工格栅轴力线性减少。不同地震加速度下不同厚高比土堤水平位移呈非线性增长模式,从上到下每一层填土中心处的位移呈二次型增长。
(3)在地震作用下土工格栅受力大小与惯性力有密切的关系,土工格栅由惯性力决定。通过每一层土工格栅上受力最大点的连线,可以得出地震荷载作用下的潜在滑裂面。通过理论计算值与模拟值对比,发现二者的结构位移值、土工格栅抗拉强度值较接近,说明理论计算具有一定的合理性。
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文章来源:《世界地震工程》 网址: http://www.sjdzgczz.cn/qikandaodu/2021/0207/410.html
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