[发明专利]一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法

说明书

一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法，步骤如下：（1）确定地震波垂直入射后柔性悬臂式挡土墙‑土系统的位移场公式；（2）确定层状土中垂直入射地震波作用下的土体自由场位移；（3）推导出柔性悬臂式挡土墙位移控制方程；（4）推导出柔性悬臂式挡土墙‑土动力相互作用的衰减函数；（5）求解出衰减因子γ，进而得到衰减函数以及挡土墙位移函数，解得柔性悬臂式挡土墙‑土系统位移场公式。本发明将地震作用下柔性悬臂式挡土墙位移计算方法从单层土的情况推广到多层土，采用Vlasov地基模型精确求解地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移函数，增强了工程人员对挡土墙抗震的安全设计，具有很好的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法，属土木工程技术领域。

背景技术

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，地面空间用地紧缺问题日益突显，地下空间的开发与利用成为了解决地面空间不足的重要措施，因此城市基坑工程的建设便越来越多。柔性悬臂式挡土墙是岩土工程中的一种重要的支挡结构，可以保证墙后土体的稳定性，常常被用作基坑开挖的支护结构。自然界中土体主要以层状形态分布，地震波在穿过分层土交界面时会发生折射及反射，这种现象很可能会增幅地震波对地下结构的作用。因此在层状土中的地下结构在受到地震作用时往往比均质土中的地下结构更易破坏，而目前对于层状土中地震作用下柔性悬臂式挡土墙动力响应研究还十分缺乏。

因此，如何寻求一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法，从而加强地震对多层土中柔性悬臂式挡土墙影响的研究，预测地震引起多层土中柔性悬臂式挡土墙的位移，是非常具有工程应用价值的技术问题。

发明内容

本发明的目的是，为了解决地震作用引起多层土中柔性悬臂式挡土墙破坏所存在的问题，提出一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法。

本发明实现的技术方案如下，一种地震作用下多层土中柔性悬臂式挡土墙位移计算方法，步骤如下：

(1)根据工程地质情况将土体分为n层，从上往下分别为第1层…第i层…第n层，确定地震波垂直入射后柔性悬臂式挡土墙-土系统的位移场公式：

u_i(x,y；t)＝u_fi(y；t)-[u_fi(y；t)-u_wi(y；t)]φ(x) (1)

式中：u_i(x,y；t)为柔性悬臂式挡土墙-土系统的位移场；x为任意点与挡土墙的水平距离；y为任意点与基岩的竖向距离；t为时间；u_fi(y；t)为土体自由场位移函数；u_wi(y；t)为柔性悬臂式挡土墙位移函数；φ(x)是在x方向上柔性悬臂式挡土墙-土动力相互作用的衰减函。

其边界条件是φ(0)＝1和φ(∞)＝0，将边界条件代入(1)式后，可得：

u_i(x,y；t)＝u_wi(y；t),(x＝0) (2a)

u_i(x,y；t)＝u_fi(y；t),(x＝∞) (2b)

(2)确定层状土中垂直入射地震波作用下的土体自由场位移函数

假设地震波是由基岩输入频率为ω，位移幅值为u_g的水平简谐震动产生。因此垂直入射地震波作用下土体自由场位移函数u_fi(y；t)可表示为：

u_fi(y,t)＝U_fi(y,t)+u_g (3)