钢筋参数对减少规模加筋土挡土墙地震反应.doc

钢筋参数对模型加筋土挡土墙的地震反应马格迪米的和理查德摘要本文的重点是使用等比例模型振动台试验时，加筋设计参数（如刚度，长度，垂直间距）对加筋土挡土墙模拟地震反映的影响。构建了一系列仪表1/6-scale模型墙，使用已被记录的振幅谐波进行动态加载。经研究发现加筋设计参数对模型墙有显著的影响。实验结果表明，随着加筋锚固长度的增加，在较大刚度的加筋层侧向位移急剧减小。刚性面板背面的下滑力在任何一个模型中都可以测量出来，但是加筋参数对在基础测量的垂直载荷没有显著影响，刚性面板（棚）底部的横向约束结果表明，减少30%-60%总水平土力取决于加筋的配置。而加筋长度，垂直间距和刚度对加筋连接荷载的大小和分布有很大影响。采用目前北美洲用的计算方法进行对测量的基础荷载、加筋连接荷载和放大系数比较。用目前设计的保守做法测试的物理实验结果已被提出。关键词：振动表;加筋土挡墙，土工合成材料;地震; 1 - G型1.简介加筋设计参数包括长度，刚度和层数（即层与层之间的垂直间距对加筋土挡土墙墙下的静态重力荷载响应）对加筋挡土墙在重力静荷载下的影响已经用数值模拟方法进行了研究。相对很少有研究讨论了这些参数对对加筋土墙在动态荷载下的影响。巴瑟斯特和Hatami，1998年的RJ巴瑟斯特和K. Hatami，使用数值模拟分析，挡土墙墙侧向位移幅度的大小，以及静态和动态载荷条件下加筋负荷的大小和分布取决于非常加筋长度，刚度和加筋层数的。抗震设计的加筋锚固设计长度最低要求是采用极限平衡分析方法得出的，是以物部，冈部土压力理论为基础的方法和适用作用区的方法。在这种方法中，水平荷载下的动力组合在墙背面是按层间距或锚固长度成比例分配的。反过来说，由于基础滑移而计算加筋土的永久位移所用纽马克的滑动块法，可以确定加筋的大小区。然而，这些分析方法并不能完全说明了加筋图挡土墙刚度对墙的影响。在静态和动态荷载的条件下，加筋层垂直间距和加筋锚固长度做为加筋土墙壁设计的重要工作。阪口等1992年进行了对1.5米高的使用包面和轻型模块化配置的加筋土挡土墙等比例模型的振台实验，他们报告说，最大的侧向位移减少量通过增加加筋层数而增加。模型墙壁用正弦荷载加载，加速度高达0.7，主要采用4赫兹的频率。类似的结果也被巴瑟斯特和Hatami（1999）得出，他们使用了一个3米高的用铰链连接脚趾的数值模型墙。Matsuo et al., 1998 O. Matsuo, T. Tsutsumi, K. Yokoyama and Y. Saito, 在振动台试验上对六倍缩减规模的聚丙烯土工格栅加筋土模型墙上进行了振动台试验，高度为1.4米或1米，不同的加筋锚固长度按墙高比例确定，以5赫兹和幅度逐步增加的正弦进行加载。松尾等显示当加筋锚固长度增加时挡土墙侧向位移下降。Koseki et al., 1998 J. Koseki, Y. Munaf, F. Tatsuoka, M. Tateyama, K. Kojima and T. Sato，对土工合成材料加筋土挡土墙和常规型挡土墙在振动和倾斜台上进行试验，进行了翻天覆地的0.5米高的传统挡土墙和加筋土挡墙实验，墙的加筋土体模型为扶植面板类型和被用来模拟钢筋10磷青铜带材加筋土模型墙壁支撑面板类型，加筋锚固长度与围墙的高度比为L / H为0.4。他们指出，顶部加筋层锚固长度是随一个4因素和一个2.25因素增长的，主要加速度（即相当于一个横向加速度位移等于5的围墙的高度）以约20上升。然而，由阪口（1996年）对遭受地震震动的数值模拟墙在振动台上试验显示，加筋锚固长度数与墙高数值同等增加。加筋刚度是加筋土挡土墙在动荷载和静荷载作用下另一个重要的影响参数，。巴瑟斯特和Hatami（1998）用动态的数值模拟试验表明，随着加筋刚度的增加，所有加筋层的拉伸负荷也增加。在静载条件下仪表结果（桑德斯和巴瑟斯特，2002）表明，一个金属丝网加筋土挡墙比同一个名义上路基工程土工合成材料挡土墙有更大的土质重量。根据后备领域仪表和全面大型的数据库分析，艾伦等人 （2003年）和巴瑟斯特等人，在土工合成材料加筋土墙壁加载的情况下，根据土工布和土工膜23（2005）， 287-322页。文章| PDF格式（480金）|查看在Scopus中引用Scopus |记录（22）巴瑟斯特等， （2005年）提出了一个新的测定应力的方法，明确地考虑了加筋层加筋的刚度及其在静态设计荷载下的荷载计算分配。在这个论文中，加筋的性质对在模拟地震实验中加筋土挡土墙的影响，通过在震动台上对一系列等比例缩小的加筋土挡土墙实验得出结果。该模型墙的建立，使用不同加筋锚固长度，垂直间距和加筋刚度。使用被纪录在示范基地的步进振幅谐波励磁加载，使装载的模型墙全部摧毁。在这个测试过程中，实验设计背景，设备和测试仪器是可以找到的文件。2振动台试验模型的配置和测试资料，一共有14个1米高的1 / 6比例模型和一项最近在风险管理委员会研究实验的计划报告，本文有五个外墙模型，企图不受加筋刚度、加筋锚固长度和护土墙垂直间距的影响，结果给出如见表1。测试墙配置由图1和图2显示，在这组测试中，所面临的主要问题就是构建一套由26个中空钢螺栓连接在一起，形成一个1米高和厚度76毫米刚性面板。对于模型墙9日和13日的镶板，旨是设计一个38毫米厚度的面板。挡土墙面板所设计的钢筋连接都为完全刚性，以防止在加筋层滑移，从而简化了对实验结果的阐述。该挡土墙面板的脚趾被限制横向转移，但可以自由转动（即铰链脚趾边界）。测试配置和模型缩尺（模型的参数）2.1.1土壤回填材料是由合成橄榄石砂组成的，该种材料呈菱形状，相对比重为2.88 的粒子，最大和最小空沙比例分别为1.2和0.7，根据统一土壤分类系统（美国海关），土壤是一个均匀梯度砂（星火）大约有3的损耗，土的物理性质曲率系数Cc= 1.27和系数均匀性Cu= 2.5。在所有的模型试验中，砂体积单位重量保持在15.7 kN/m3（相对密度= 86）和水分含量保持为零。剪切试验中在规定面积10厘米*10厘米中进行，材料结果显示有一个峰值摩擦角peak= 51 ，膨胀角= 15 ，定容角度cv= 46 2.1.2加筋在挡土墙模型中所用的土工格栅材料的性能列于表2。在这四个测试项目的模型中，市售的针织涤纶（PET）与薄聚氯乙烯（PVC）涂层被采用于土工格栅加筋的土工合成材料（1型）。至于其余的测试，采用具有较高刚度（类型2）的同类产品。该2型土工格栅刚度等同于硬聚酯纤维带加筋的样板模型刚度，这种材料出产于华尔街，由于加筋刚度大量的增加确保在墙上检测反应的差异。在加筋土墙的数值模拟领域和静载条件下的加筋土仪表墙结果清楚地表明，加筋刚度是一个关键参数，在典型的操作条件下可以准确预测加筋负荷。土工格栅加筋性能（型号规模）属性加固1型2型纱材料聚酯纤维聚酯纤维涂层材料聚氯乙烯聚氯乙烯质量/单位面积（mg/m2）114a665a孔径尺寸（毫米）纵向2320横向2120厚度（毫米）1.82 (平均)纵向宽度4mm7mm宽幅钢条拉伸强度（千牛顿/米）2应变1.8255% 应变 3.332结论12.51443仪器仪表和基础加固在每个模型墙中仪器达到最多的有64部，水平位移测量采用扫荡镶板的位移传感器（电位器），测量加筋局部应变采用应变计，应变计在每个加筋层选择纵向粘接的方式。总应变是用引伸计来测定的,引伸计安装在坚固的箱子后面的钢板上，粘附在被选定的加筋层上。6个加速度计是用于测定回填时的加速度。此外，一个加速计是附加到表的平台上，记录输入的基础加速度（图2b）。垂直和水平荷载加在面板的底部，用来测定整个基础的荷载。三个线性的滚子轴承被用于支持仪表的基础上，以测量横向和纵向耦合的脚趾的力。横向加速度是正弦函数（图3a中，二），主要频率是5赫兹，远低于模型基本频率（22赫兹）。加速度每5秒增加0.05克，直到模型发生的变形过大。这个简单的基础加固纪录比具有相同频率和幅度的主要典型地震记录说服性高。然而，这种历史上简单的加速度测定方法的应用，使同一控制的方式下所有的模型都在工作状态下，并促进不同测试配置的定量比较。从所有仪器的数据收集中要有一个较高的取样率（150赫兹），以避免混淆，并捕获在墙基加筋动态响应的峰值。4. 从测量的实验结果得出的结论本文总结了一对加筋刚度，锚固长度和垂直间距对加筋土挡土墙模拟地震使用缩尺模型振动台试验反应的调查结果。从实验结果可以归纳如下主要结论: 随着加筋锚固长度、刚度和加筋层数增加，该模型墙侧向位移幅度降低，临界加速度增加挡土墙的基地在加筋作用下，模型中趾墙水平约束力占了整个土体约30-60的重力。脚趾的水平约束对地震引起的侧向土压力有很大改善，随着垂直间距，钢筋刚度，加筋锚固长度的增加而增加。地面上的合力受筋的配筋和钢筋的类型影响