地震作用下BFRP锚索框架加固边坡的动力响应研究

论文摘要

BFRP（Basalt Fiber Reinforced Polymer）锚杆（索）框架结构对岩土体边坡具有良好的加固效果,但目前对其加固边坡抗震性能的研究较少,直接或间接的限制了BFRP锚杆（索）框架结构在高烈度地震区边坡加固中的应用和推广。本文基于地震作用下BFRP锚索框架加固边坡的动力响应,开展了大型振动台模型试验和数值模拟研究,具体涉及了锚固体内BFRP锚索杆体的动态响应,边坡加速度响应的时频特性和BFRP锚索框架动力固坡效应等方面内容的研究,并得出了以下成果和结论:（1）通过大型振动台模型试验,研究地震作用下BFRP锚索杆体的动态响应。利用粘贴在锚索上的应变片,测得动载期间不同高度位置和不同锚固深度断面处锚索上的应变波,对地震作用引起BFRP锚索的轴力幅值和残余变形进行了分析。通过小波包分解得到的锚索振动能量分布的初步规律,进一步讨论了沿锚固深度锚索振动主频的传递特征,揭示了动力作用下BFRP锚固结构震害损伤模式。（2）基于BFRP锚索框架加固边坡和未加固边坡的振动台模型试验对比,定量分析了不同地震波加载工况作用下边坡坡面加速度放大系数的动力响应量;考虑单元体正负加速度峰值放大系数之间的关系,建立了加速度峰值比（Ki）-高度关系曲线,揭示了输入不同加速度峰值地震波作用下坡面不同高度位置受动力作用的影响。（3）基于振动台模型试验中实测的加速度响应,借助信号处理领域的小波包分解和表征单元体动力特性与地震动特性之间动力关系的反应谱概念,通过分析地震波在边坡浅表层传递过程中的振动主频变化,认为BFRP锚索框架加固边坡可以一定程度上提高坡体的自振频率主频,同时对坡体浅表层“差拍”效应也有较好的限制作用,结合单元体动力特性（自振周期、振型和阻尼）所产生的共振效应,对地震作用下BFRP锚索框架加固边坡和未加固边坡的最大反应和特征周期进行研究,评价了BFRP锚索框架加固边坡的抗震效果。（4）通过数值模拟计算,对比BFRP锚索框架加固边坡和未加固边坡在地震作用下的加速度、位移场、应力场响应,进行了BFRP锚索框架动力固坡效应分析,认为:BFRP锚固结构可以有效限制地震作用下边坡坡体的位移和应变增量,抑制潜在滑面的形成与发展规模,在一定程度上还可以促进地震波能量由边坡浅表层向锚固基岩转移释放,具有良好的抗震性能。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李慈航

导师: 马惠民

关键词: 锚索框架,振动台试验,小波包分解,反应谱,震害损伤

来源: 中国铁道科学研究院

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 地质学,建筑科学与工程,建筑科学与工程

单位: 中国铁道科学研究院

基金: 课题《新型锚固技术在高烈度地震区高边坡防护中的应用研究》研究工作的云南省交通运输厅

分类号: TU753.8;TU435

总页数: 103

文件大小: 4682K

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