拟静力法在基坑抗震中的应用探讨

基坑工程作为项目建设的重要环节,其稳定性关系城市安全。随着地下枢纽、立体交通等理念的提出,部分基坑呈现规模大、周期长、周边环境复杂等特点。此时,不能简单将其视为一种临时结构,需要考虑地震等偶发灾害的影响。为了计算地震工况下的安全性,将拟静力法引入到基坑的稳定性分析中。汇总归纳了现有规范中的拟静力法,基于各规范的特点讨论了折减系数和放大系数取值原则。通过时程分析法,从剪力、弯矩和位移等方面进行验证。结果表明:在应用拟静力法时,应该考虑基坑工程的特点。区别于边坡工程,基坑工程加速度小于或接近地表设计地震。因此,加速度放大系数可取为1。折减系数取0.25时,拟静力法计算结果略大于时程分析法,可以达到包络设计的目的。

拟静力法边坡稳定分析的改进

拟静力法简单适用,在地震边坡稳定分析中发挥了很大作用,积累了较丰富的经验。传统上滑动体都是按竖向条分的。考虑地震惯性力时,竖向条分在计算地震惯性力和抗滑力矩时存在计算上的不合理,从而使地震惯性力与实际值有误差,抗滑力矩偏小。而考虑地基中的地震荷载时,安全系数的计算结果是不确定的,没有一个客观的最小安全系数计算结果。在分析了误差产生的机理后,对拟静力法的计算进行了改进。算例表明,改进后拟静力法计算结果是合理的。

基于拟静力法的大岗山坝肩边坡地震工况稳定性分析

以目前国内设计地震烈度最大的水电站工程——大岗山坝肩边坡工程为实例,根据规范,选用拟静力法对坝肩边坡地震工况下的稳定性进行分析,并对该方法进行相应改进。基于合理的边坡岩体参数、锚固参数和地震参数,对坡体在不同地震加速度下的应力、应变、塑性区及锚索应力进行研究。指出不同剖面地质条件下,不同烈度下边坡关键点位移随边坡高度的变化规律,同时得到不同剖面地震作用的主要影响区域(敏感区域)和地震中塑性区随地震加速度的演化规律,提出相应滑移模式,为支护提供依据。分析认为,考虑50a超越概率5%的地震加速度时,边坡的V类岩体和表面坡积物及岩脉γL5,γL6,XL316–1,XL9–15,β6处有较大塑性区,并呈贯通趋势。分析指出V类岩体分层线及岩脉XL316–1,XL9–15对岩坡稳定性有着重要的影响,建议调整V类岩体参数并进一步查明岩脉XL316–1,XL9–15的分布情况及连通率。

地震作用下边坡稳定性分析的拟静力法研究

在极限平衡框架领域内,考虑直线、圆弧和任意曲线这3种滑动面型式,基于拟静力法对地震作用下的边坡稳定性进行分析。首先,对3种滑动面型式下边坡安全系数和临界水平地震作用系数的计算公式进行推导,其中,不考虑条间力的瑞典圆弧滑动面法和考虑条间力的M-P任意曲线滑动面法分别被采用。然后,当坡高、坡比、土层内摩擦角和黏聚力及水平地震作用系数均在一定范围内取值时,研究这5个参数变化对边坡稳定性的影响。在坡高和坡比一定时,分析不同土层内摩擦角和黏聚力下比例系数ξ(即竖直与水平地震作用系数之比)的取值对临界水平地震作用系数的影响,并采用正交实验比较坡高、坡角和土层参数对不同强度地震下边坡稳定性的影响。研究结果表明:在不同坡高、坡比和地震强度下,边坡的最小安全系数与土层黏聚力和内摩擦角近似呈线性比例关系;在极限平衡方法中,采用曲线滑动面分析较强地震作用下黏聚力较大而内摩擦角、坡高和坡比均较小的边坡稳定性时,得出其滑动面的破坏范围显著增大且得不到合理的最小安全系数;当黏聚力和内摩擦角均较小时,比例系数ξ越大,则计算所得的临界水平地震作用系数越大,而当黏聚力或内摩擦角较大时,比例系数ξ越大,则计算所得的临界水平地震作用系数越小;坡高和坡角是影响地震作用下边坡稳定性的2个主要因素,因此,地震区域中的边坡应该尽量降低坡高或放缓坡角。

基于拟静力法的边坡地震稳定性分析

结合工程实例,将拟静力法中的极限平衡法和有限元强度折减法应用于地震边坡稳定性的分析,探讨了该方法的计算原理、屈服准则等.在采用极限平衡法和有限元强度折减法求得地震边坡安全系数的基础上,对边坡的安全稳定性进行了评价,同时对这两种方法所得的安全系数进行对比.计算结果表明:拟静力法应用于地震边坡稳定性分析是可行的.

公路隧道地震响应计算的拟静力法

鉴于对公路隧道抗震计算的简化算法迄今研究尚少,提出了一种适用于公路隧道地震响应计算的拟静力法。以Ⅳ级围岩中的双车道公路隧道为例,通过将衬砌结构视为弹性地基上的框架结构,将结构承受的水平地震力简化为作用在结构单元结点上的等效水平集中力,侧向地基弹性抗力假设为按倒三角形分布,墙底为零,拱顶为最大值,其值按与水平等效地震力平衡的原则确定。通过比选确定水平地震作用修正系数η的取值,即可由结构静力分析得到与结构动力响应分布图形相似、最大值十分接近的等效弯矩图,其相应的最大轴力值和最大剪力值,可通过由结构静力分析得到的内力图结果分别乘以轴力、剪力调整系数获得。提出的方法可供工程设计及公路隧道地震响应进一步研究参考。

拟静力法在溢洪道闸室抗震稳定计算中的应用

运用拟静力法对某已建水利枢纽工程溢洪道闸室在不同地震烈度下的抗震稳定性进行了复核计算,结果表明该溢洪道闸室在9度地震烈度时的整体稳定性满足规范要求。

基于拟静力法的地下洞室群地震响应分析

以白鹤滩水电站地下厂房洞室群为研究背景,通过有限元程序Phase2建立13号机组剖面数值分析模型,基于弹塑性本构关系,采用拟静力法研究了在不同地震加速度作用下洞室群的变形及应力变化特征。结果表明:在不同地震输入方向下,洞周各关键点的位移、应力及洞室边墙相对位移变化不同,在-0.34 g的地震加速度作用下,尾调室顶拱的位移及上下游边墙的相对位移分别达到34.5 cm、12.2 cm,在0.34 g的地震加速度作用下,尾调室顶拱出现了较大的应力集中,其中最大主应力增加了12.8 MPa,会对尾调室的稳定性产生不利影响。

混凝土面板堆石坝坝顶结构设计及其拟静力法的抗震分析

综述了历来混凝土面板堆石坝坝顶防浪墙设计的各种型式,推荐了宜釆用的防浪墙设计型式。指出了我国现在实际釆用的坝顶宽度较国外为宽,尚有缩窄的余地。文中还研究了"∪"型防浪墙的抗震拟静力法的分析,其抗震安全系数很高,远大于规范规定安全系数(1.20)的要求。

等效拟静力法估算强夯加固深度的改进

首先介绍了不少学者对等效拟静力法的应用,并得到和实际工程接近的估算值,其次总结了一些学者对等效拟静力法的改进。在均质土的等效拟静力法估算强夯加固深度的基础上,提出了成层土中等效拟静力法的估算方法,并通过对实例的计算和真实数据的对比,得出该方法在成层土中应用的可行性。

挡土墙地震土压力拟静力法第二破裂面判别

基于拟静力法原理和地震角旋转,提出地震工况下挡土墙的陡/坦墙判据及第二破裂面倾角算式。地震工况坦墙临界角更陡,沿用传统坦墙判据易造成误判。对比表明,墙背角处在误判区间时,按误判(陡墙)的物部-冈部公式计算偏于危险,而基于新判据及其坦墙模式计算的水平分力更大而竖直分力更小,不仅力学意义更合理,且用以检算偏于安全。

坝基液化条件下土石坝二维拟静力法抗剪参数的简化算法

在对比水电规范和建筑规范中地震液化判断方法异同的基础上,分析坝基液化条件土石坝拟静力法计算抗滑稳定的边界条件;进一步对地基中存在可液化土的土石坝的二维拟静力法参数选取时,如何考虑超静孔隙水压力影响,提出了基于三维动力计算成果的3种分析计算方法,文章推荐了其中2种简化算法,可直接应用已成软件进行计算,具有简单有效、实用性强的特点,并在工程实例中进行了验证。

采用拟静力法的新型桶式基础防波堤结构稳定性分析

三维情况下,桶体稳定性是一个复杂的空间结构与土相互作用的问题。结合工程实例,建立了三维新型桶式基础防波堤有限元模型,对其稳定性进行分析。从而,动力作用下桶体结构位移与目前静力计算的结果相差较大,针对这个问题,分析提出等效拟静力法,通过与动力作用后相等的孔压等效成与之对应的静荷载,然后计算桶体位移。该方法的关键是找出桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的关系,同时找出此处土体孔压与动荷载之间的关系,从而建立静荷载与动荷载之间的关系。经数值模拟与试验对比,结果证明所提的等效拟静力法比较合理。在模拟与分析原型桶体基础上,进一步分析了不同尺度及不同荷载作用点高度时,桶体前端底部土体孔压与静荷载之间的近似直线关系。

基于拟静力法和有限差分法的细砂尾矿坝动力稳定性分析与评价

通过采用拟静力法和有限差分法两种方法分别对北京密云县的和尚峪尾矿库坝进行了动力稳定性分析,然后计算得到在地震荷载影响下的边坡时程安全系数,并将此处所得到的安全系数与笔者之前采用拟静力法计算得到安全系数进行对比。最后,基于陈育民开发的PL-Finn模型并利用FLAC3D对尾矿坝在地震条件下的液化区域以及液化后的大变形进行了分析。

拟静力法与时程分析法计算液化场地桩基地震响应的差异研究

桩基抗震设计与验算历来是工程建设中的难题,拟静力法与时程分析法是抗震设计中常用的两种计算方法。本文依托废黄河泛滥区江苏宿迁典型桩基工程实例,对比和分析了二者计算地震作用下桩基动态响应的异同。计算结果表明,二者的计算思路存在着明显差异,由于拟静力法未考虑土层变位对桩基的影响导致其计算结果偏小,而时程分析法因考虑了桩-土-结构之间的相互作用,其计算结果更加符合工程实际,但较拟静力法会消耗更多计算时间。根据时程分析法的计算结果,进一步对拟静力法的桩头弯矩计算公式进行了修正,并给出了修正系数。

拟静力法公路路基结构抗震稳定性研究

中国是一个地震多发国家,特别是在中西部地区。地震的发生为偶然事件,发生频率并不大,但一旦发生所造成的破坏却是灾难性的,对于高等级公路也不例外。在以前的研究中,很少涉及路基填土的动力学特性以及路基结构在地震荷载作用下的稳定性,现行《公路工程抗震设计规范》对地震动力荷载作用主要是以区域地震烈度作为惟一的参考依据,没有考虑地震振动频率和地震持续时间等特性,因此无法真实反映路基结构在地震作用时的特性。针对以上问题,对路基结构的动力稳定性通过拟静力方法进行研究,对路基结构动力稳定性计算的拟静力公式进行了改进。对于挡土墙在地震荷载作用下挡墙加速度受到影响,在计算挡土墙土压力时考虑地震加速度分布系数的影响;对于路基通过引入加速度分布系数对地震惯性力进行了改进,并对路基边坡拟静力稳定计算的公式进行了改进。

基于拟静力法分析库水变化条件下地震荷载对某边坡稳定性影响研究

以三峡库区某边坡工程实例为背景,选用拟静力法对地震荷载进行模拟,采用有限单元法对库岸边坡在地震和库水变化综合作用和仅在库水变化作用2种工况条件下的位移和等效塑性应变进行了计算,通过对2种工况计算结果进行对比,分析了地震作用对库岸边坡稳定性的影响.

挡土墙地震主动土压力拟静力法的集中与分散模式对比

采用拟静力法计算刚性挡土墙地震主动土压力时,地震惯性力的施加分为分散于土体各处与集中于滑动土楔体质心两种模式。为确定两种施加模式的计算结果差异,针对墙背倾斜、层状填土、表面条形荷载等一般条件下地震主动土压力问题,采用平行于土面的斜向条分方法,基于极限平衡条件推导分散和集中模式下土压力递推计算公式,可确定土压力大小及分布模式。实例分析表明,本文算法与振动台模型试验、数值模拟的结果较为一致;两种模式的地震主动土压力合力大小相等,但二者分布模式及合力作用点位置存在明显差异;集中模式的土压力作用点高于分散模式结果,随着水平地震系数由零开始逐渐增大,二者差异先增大后减小,当水平地震系数取0.2时,集中模式与分散模式的主动土压力作用点高度比分别为0.7、0.48~0.56,二者相差达到最大值;对于墙体稳定性及地基承载力检算,集中模式比分散模式的计算结果均偏安全。

拟静力法计算隧道横截面地震响应的一点改进

隧道、输水管道、地下管廊等地下结构的应用日趋增多,此类地下结构在地震作用下的动力响应将会以形变的方式体现。隧道地震响应目前有众多计算方法,本文就土结构相互作用的解析解进行研究,估算圆形隧道横截面的变形和力。本文基于弹性力学理论,就两种相对刚度法的原理与计算结果进行了对比与分析,建立了两种方法的转化关系解析解,便于工程应用。通过对前人的研究成果总结与分析,对拟静力法计算隧道横截面地震响应做了相应的改进,并与已有算例进行对比,使其更加接近于真实的地震响应结果,文章成果对于地下结构初步设计具有一定的借鉴意义。

基于拟静力法的加筋土挡墙地震永久位移计算

目前加筋土挡墙的抗震设计常采用拟静力学法结合极限平衡理论的计算方法,而极限平衡理论建立在诸多假设条件之上,没有考虑屈服准则及流动法则,因此采用极限平衡法研究加筋土挡墙的稳定性存在一定的不足。因此,本文基于极限分析上限定理,结合Newmark理论,计算加筋土挡墙的外力功率和内能耗散率,构建地震荷载作用下加筋土挡墙加固边坡达到稳定对应的地震屈服加速度计算公式,运用数学优化的方法进行求解,进而得出地震作用下加筋土挡墙的永久位移计算公式。通过算例分析,进行本研究方法的验证和展示,研究结果揭示了加筋土挡墙边坡稳定性与土体内摩擦角、粘聚力、水平加速度系数的相关关系。