吳志民 黃文者 方國(guó)平

摘 要：本文通過建立加筋擋土墻的ANSYS有限元模型，進(jìn)行靜力、6度、7度和8度的地震作用下的有限元分析，加筋擋土墻在不同地震力作用筋帶拉力分析、墻高對(duì)擋墻板面位移影響的分析，得出一些結(jié)論。

關(guān)鍵詞：擋土墻；有限元；動(dòng)力分析

0 引言

近年來我國(guó)在加筋擋土墻動(dòng)力方面研究工作剛剛開始，有許多學(xué)者在該領(lǐng)域有一定的研究，也得出一些結(jié)論，然而，就目前對(duì)加筋土擋土墻的動(dòng)力特性的研究來看還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。動(dòng)力設(shè)計(jì)理論還很不成熟。本文通過建立有限元模型對(duì)比分析靜力作用、6度、7度和8度地震作用下加筋擋土墻的分析。

1 有限元模型的建立

本項(xiàng)目采用 Drucker-prager彈塑性模型（簡(jiǎn)稱D-P模型）進(jìn)行分析。土體采用PLANE42單元。加筋體釆用平面單元Plane82單元。幾何模型為墻高6m，加筋體長(zhǎng)5米。

本文有限元參數(shù)根據(jù)有關(guān)土工試驗(yàn)結(jié)果及有關(guān)參考文獻(xiàn)取值，具體取值如表1、2、3

2 加筋擋土墻在不同地震力作用筋帶拉力分析

根據(jù)建立的模型，分別計(jì)算了在靜力、6度、7度、8 度地震作用下，加筋材料在面板處，距面板1m 和3m處各層加筋材料所受的拉力，計(jì)算結(jié)果見圖1、圖2、和圖3。

由圖1-3可知，在靜力和不同地震烈度作用下，筋帶拉力都呈現(xiàn)沿墻高減小的趨勢(shì)，這與由朗肯土壓力計(jì)算的拉筋最大拉力發(fā)生在墻體底部基本相符。6度地震作用下的筋帶拉力比起靜力作用下相差不大，7度地震時(shí)增長(zhǎng) 50%左右，而8 度地震作用下的筋帶拉力幾乎是7度地震作用下的2倍?？梢?，隨地震烈度的增加，筋帶拉力也逐漸增加，而且隨設(shè)計(jì)烈度增加呈現(xiàn)出快速增加的趨勢(shì)。

3 墻高對(duì)擋墻板面位移影響的分析

在地震動(dòng)力荷載作用下，加筋土擋墻作為穩(wěn)定地基上部結(jié)構(gòu)，由原來的靜止?fàn)顟B(tài)進(jìn)入強(qiáng)迫振動(dòng)狀態(tài)，并發(fā)生變形破壞。一般而言，結(jié)構(gòu)的變形位移有兩部分：一部分是靜載位移，另一部分則是動(dòng)載位移。靜載位移是擋墻施工過程中的變形位移，當(dāng)擋墻施工完成后，擋墻的靜載位移就會(huì)慢慢穩(wěn)定，側(cè)向土壓力靠筋-土之間的摩阻力來平衡。如果擋墻受到地震動(dòng)力荷載作用時(shí)，內(nèi)部原有的應(yīng)力平衡狀態(tài)將受到破壞，從而導(dǎo)致?lián)鯄Ξa(chǎn)生變形。如果地震加速度峰值較小、作用時(shí)間較短，擋墻可以通過自身內(nèi)部應(yīng)力調(diào)節(jié)來維持穩(wěn)定，此時(shí)的擋墻變形較小，由地震荷載產(chǎn)生的動(dòng)載位移變形將逐漸恢復(fù)。如果地震加速度峰值較大，持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，則擋墻內(nèi)的變形迅速增大，這時(shí)筋-土之間產(chǎn)生的摩擦阻力將不足以維持結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定，擋墻面板因此產(chǎn)生向外的位移變形，擋墻內(nèi)部將形成潛在的滑移面。

圖4顯示的是在各個(gè)震級(jí)下墻面水平位移值，圖4表示的這種水平位移隨墻高變化趨勢(shì)，據(jù)此分析可以得出：各個(gè)震級(jí)下墻面水平位移隨墻高變化趨勢(shì)是一致的，水平位移隨墻高的增加而逐漸增大，墻底位移最小，墻頂位移最大。即擋土墻在地震動(dòng)荷載作用下變形趨勢(shì)是繞墻趾轉(zhuǎn)動(dòng)；隨著地震峰值加速度的增大，墻面水平位移也逐漸增大，而且這種變化趨勢(shì)在墻底處不明顯，隨墻高增加這種變化趨勢(shì)愈明顯。即隨峰值加速度的增大墻面水平位移在墻底處變化不大，在墻頂處變化最大。

4結(jié)論

通過上述分析得出以下結(jié)論：

（1）隨地震烈度的增加，筋帶拉力也逐漸增加，而且隨設(shè)計(jì)烈度增加呈現(xiàn)出快速增加的趨勢(shì)。

（2）隨著地震峰值加速度的增大，墻面水平位移也逐漸增大，而且隨墻高增加這種變化越大。

參考文獻(xiàn)

[1] 周世良，汪承志，何光春，欒茂田. 臺(tái)階式筋帶加筋擋墻潛在破裂面計(jì)算模式研究[J].公路交通科技，2007：24（11）：15～20

[2] 周士良.筋帶加筋土擋墻的結(jié)構(gòu)特性及破壞機(jī)理研究[D]. 重慶：重慶大學(xué)， 200

[3] 楊正權(quán).加筋土擋墻的穩(wěn)定性分析研究[D] .大連：大連理工大學(xué)， 2006

[4] 李敬梅.地震作用下壩基土體的液化及有限元分析[D].天津：天津大學(xué)，200

[5] 嚴(yán)祖文，李敬梅，馮藝.地震作用下壩基土體液化判別及動(dòng)力有限元分析[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2006：78～8