挡土墙的地震破坏分析

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地震中的土压力和地基承载力
在地震过程中， 挡土墙、 桥台等挡土建筑物遭
增加， 当挡土墙所受到的水平合力超过了地基的可 能最大摩擦阻力， 系统就会出现平移破坏； （)） 这些 力的变化也会引起力矩的变化， 从而导致转动破 坏 * 本文提出的破坏模型将分析在地震过程中可能 发生的所有三种破坏形式 * 6*7 地震中的土压力 在 I,6A,K- 静 止 水 平 土 压 力 理 论 的 基 础 上， （!R’R） 以及 4N=-. （!R’"） 通过引 Q,7,7,-. 和 Q=FG6, 进破坏区域的土壤惯性力来考虑地震中的土压力 * 主动土压力为 ! 2S " 式中 ! #’ $ 2S ’! （!）
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第-期
姚敦呈： 挡土墙的地震破坏分析
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库仑破坏原理
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地震对土壤承载力的影响 对于土壤承载力， 45"6!780 首先提出了静止浅
在被动楔平衡中，78 ! 8"# ， 被动土压力可表 达为 & （&&） +- , ,) ( 1+, ,) -& 式中，, ,) 是动态水平被动土压力系数 : 当破坏机 **9 ! 制处于临界状态时， 即 * () ! * ,)， -+ & （ B) ( &） 4& ( &+- "#4- ( + 3- B) + $!% ’4- ! 从中可推出： （ 4& ( 3 $!% - B) ’4-）! & （ , ,) $ 4& $ 4- "# ）( 1, ,) + -& 地基动态承载力从而可表达为 - B) ! 101 ) ( 式中 0 &) ! & 2+ - & &) （&’） & +- , ,) ( 1+, ,) （&-） -&
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挡 土 墙 的 地 震 破 坏 分 析
姚敦呈
（湖南省水利水电勘测设计研究院， 湖南 长沙 &!(((#）
摘要： 针对挡土墙在地震过程中可能产生的平移、 沉降以及转动三种破坏形式， 在引进地基地震承载力下降理
论的基础上， 提出一挡土墙地震破坏分析模型及其计算方法 * 最后运用此模型及计算方法分析了 +,-. 地震中几 种典型挡土墙的破坏 *
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收稿日期： ’(() $ (! $ !(
万方数据 作者简介： 姚敦呈 （!R") $ ） ， 男， 湖南永顺人， 高级工程师， 主要从事水电工程规划设计及相关方面的研究工作 *
基础承载力理论： -. ! /0/ ( 101 ( & 2+ -& &
对无粘性土壤 （本文只考虑无粘性土壤） ： -. ! 101 ( & 20 -& &
在地震过程中， 土壤惯性力 （尤其是水平惯性 力） 会导致土壤承载力下降 3 运用 9*:;*<= 破坏机 制， >0#8!"?/ 和 @80 引入了浅基础动态承载力折减 系数的概念 3 与浅基础不同的是， 挡土墙所受的水 平力与地基加速度并不成正比 3 为了更方便地分析 *# ， 该系数 *% $!% ’ 既可表达承载力下降与抗滑安全系数的关系， 又在 挡土墙系统， 引入一个新系数 3 ! 独立于地震加速度的基础上考虑了水平力的因素 3 在破坏机制中， 主动楔的平衡方程可表达为 （ 45 /0% % （A） "5 $ ’）( "#65 ( *# ! * () #*/ （ 65 ( * B) ! 45 #*/ % （C） "5 $ ’）( * () /0% 从中可推出： - - B) +* () !（ ( &） 4& ( 万方数据 + -
武汉大学学报 （工学版）
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地震承载力折减系数 （ !"# 为土壤内摩擦角）
有一个重要区别 " 在挡土墙底板上， 通常都会有一 定高度的填土， 在地震过程中， 挡土墙与这部分填 土之间的作用力也会导致承载力的下降 " 挡土墙的 受力简图如图 # 所示 "
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+! % $- （()） , 式中，$% ， $- 为重心相对于墙脚的距离； &’ ， .’ 为 旋转中心相对于墙脚的距离， 同时也是和力在墙底 的作用点 / 随着地震强度的增加， 水平合力也会增加从而 导致旋转中心向墙脚移动 / 在整个过程中， 如果系 统受力达到或超过地基承载力， 挡土墙就会产生绕
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* 例同时降低 0( % 或者 0 !% 来考虑 ! $% 的影响 2 计算 结果表明在地震加速度相对不大的情况下 （ &" 3
， 三种简化模型的结果几乎相同 2 - 2 ’） & 假设 !* %! & $% ’ (%& $% $% $ # !! 可得到： （& ) #）) -& ) -! ." & $% 0 )*+ $ !% 万方数据 $.% -& ’ / )*+ "-!
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