地震条件下桩板结构振动台模型试验与分析

论文摘要

我国西南地区区域地质背景复杂,是中国大陆内强震活动频率最高的地区。玉蒙铁路全线位于高烈度地震区（8度）,该线大量使用了桩板墙结构。桩板式挡土墙是由抗滑桩发展而来的,桩板式挡土墙可用于一般地区、浸水地区和地震区的路堑和路堤支挡,也可用于滑坡等特殊路基的支挡。本文结合《高烈度地震区膨胀岩（土）路堑支护结构试验研究》科研项目,对地震力作用下的桩板墙结构进行研究。在查阅大量国内外相关资料和文献的基础上,本文首先归纳整理了桩-土动力相互作用的研究现状,总结了桩板结构的理论研究概况以及结构形式的发展现状,并对其在实际工程应用中存在的不足与问题进行了简单分析。另外,还对国内外在滑坡推力分布图形方面的研究状况进行了一些总结,并对桩板结构的设计理论和计算方法进行了详细的阐述。其次,以玉蒙铁路DK125+020处双排桩板墙工点为参考研究对象,利用中国核动力设计研究院的大型地震模拟试验台,通过振动台模型试验来研究分析不同结构形式（单排桩板结构、双排桩板结构）在不同加载状态下（静力、0.1gx、0.2gx、0.3gxz、0.4gxz、0.5gxz、0.7gxz、0.9gxz）的桩身受力、土体加速度、桩身变位变化情况,并比较单排桩、双排桩板结构对边坡的不同支护效果。最后,通过理论计算和对试验值进行计算,分析单排桩、双排桩板结构试验模型在静力、0.1gx、0.2gx、0.3gxz、0.4gxz、0.5gxz几种工况中桩体对于边坡的支护情况。在此基础上,重点讨论了双排桩试验模型中上排桩的桩后受力占滑坡推力的比值,提出了本文的双排桩板结构模型中上、下排桩对于滑坡推力的不同分担比。通过上述研究得出了静力状态和不同加速度峰值地震力作用下桩前、后土压力分布、桩后土体加速度分布和桩体位移的一些规律。另外对于双排桩板结构,作者通过对比理论计算和试验值计算结果,得出了上、下排桩对于滑坡推力的不同分担比,可为桩板墙的抗震设计提供一些参考。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 论文研究的背景、目的及意义
• 1.2 桩-土动力相互作用研究
• 1.3 桩板结构的研究与发展现状
• 1.3.1 国内外理论研究概况
• 1.3.2 结构形式的发展概况
• 1.3.3 桩板结构存在的不足与问题
• 1.4 本文研究内容与技术路线
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 抗滑桩板结构设计理论与计算方法
• 2.1 概述
• 2.2 滑坡推力分布与计算
• 2.3 抗滑桩设计的一般要求和计算步骤
• 2.3.1 抗滑桩设计的一般要求
• 2.3.2 抗滑桩设计的计算步骤
• 2.4 抗滑桩的内力计算方法
• 2.4.1 弹性桩内力计算
• 2.4.2 刚性桩内力计算
• 2.5 挡土板设计理论
• 2.5.1 挡土板上荷载分布及计算
• 2.5.2 挡土板的验算
• 本章小结
• 第3章 振动台模型试验
• 3.1 振动台试验概述
• 3.1.1 振动台试验机理
• 3.1.2 试验地点和设备技术指标
• 3.2 试验研究背景
• 3.3 试验研究内容
• 3.4 试验方案
• 3.4.1 模型设计
• 3.4.2 试验过程
• 3.4.3 试验加载方式
• 本章小结
• 第4章 试验结果分析
• 4.1 试验时程曲线
• 4.1.1 单排桩板结构试验模型
• 4.1.2 双排桩板结构试验模型
• 4.2 单排桩板结构试验模型数据分析
• 4.2.1 桩后和桩前总土压力、动土压力
• 4.2.2 桩后土体加速度
• 4.2.3 桩顶位移
• 4.3 双排桩板结构试验模型数据分析
• 4.3.1 桩后和桩前总土压力、动土压力
• 4.3.2 桩后土体加速度
• 4.3.3 桩顶位移
• 4.4 单排桩、双排桩板结构试验模型数据对比分析
• 4.4.1 桩后和桩前总土压力、动土压力对比
• 4.4.2 桩后土体加速度对比
• 4.4.3 桩顶位移对比
• 本章小结
• 第5章 试验模型理论计算分析
• 5.1 传递系数法简介
• 5.2 土体参数和计算断面图选取
• 5.3 桩体桩后受力理论计算结果分析
• 5.4 桩体桩后受力试验值计算结果分析
• 本章小结
• 结论和展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间参与的科研项目