冲刷损伤混凝土挡墙性能有限元分析.pdf

1 1 4 低温建筑技术 2 0 1 5年第 8期( 总第 2 0 6期 ) 交界处 ， 侵蚀位置与侵蚀 高度 的变化仅 影 响最大 应力 分布区 的范 围。图 2示出了侵蚀 前后挡土墙 中的裂缝 分布图， 有限元分析的结果表明无论侵蚀深度、 侵蚀高 度与侵蚀位置如何变化 ， 试件开裂位置均为墙体与底 座交界处 ， 这 与试验结果相 吻合 。 3 数值模拟结果分析 图3示出了侵蚀深度与侵蚀位置对片石挡土墙力 学性能 的影 响 ， 由图 3 ( a ) 可 看 出： 在 侵蚀 位置 与侵蚀 高度 相 同时 ， 随着侵 蚀深 度 的增加 ， 试 件 刚度逐 渐减 小 ， 极限荷载也逐渐减小 ， 极限荷载对应的顶部位移则 逐渐增加。而图3 ( b ) 则表明相 同侵蚀深度和侵蚀高 度的情况下 ， 侵蚀位置越高 ， 试件极限荷载越高 ， 随着 侵蚀位置 的上升 ， 试件 刚度 略微下 降 ， 但差别不大 。 顶部位： mm - e 一 0 一 a 一 e 一 1 5 一 a e 一1 7 5 一 a 十e 一1 1 O a e l 一1 2 5 一 a + e 一1 1 5 一 a ( a ) 侵蚀深度变化 顶部位移 m m e 一1 1 0 一a 一 e 一 2 1 O a e 一 2 5 一l O - a t e 一 3 1 0 一 a ( b)侵蚀位置变化 图3 侵蚀深度与侵蚀位置变化下试件顶部荷载一 位移 曲线 图4示出了侵蚀高度对挡土墙力学性能的影响规 律， 图4 ( a ) 表示侵蚀深度为 O O m m， 侵蚀位置相同， 侵 蚀高度分 别为 1 0 0 、 1 5 0和 2 0 0 ra m 时挡土 墙结 构 的荷 载位移曲线对 比， 可看出随着侵蚀高度的增加 ， 试件极 限强度及刚度均有所下降， 但下降幅度十分小。图 4 ( b ) 则表 示侵 蚀深 度 为 1 5 0 m m 的三 个试 件 的侵 蚀 高 度 的影 响 ， 其 变化规 律与图 4 ( a ) 一致 。图 4的结果表 明侵蚀 高度对 试件性能的影响可忽略不计 。 O O O 2 04 06 0 8 1 0 1 2 顶部位移 mm 一e 一 1 1 O - a e 一1 1 0 -1 5 a 一e 一 1 1 O 一 2 0 - a ( a)侵蚀深度l O O m m O 0 0 2 0 4 0 6 0 8 1 O 1 2 顶部位移， m m - - e l 一1 5 一 a +e l 一 1 5 -1 5 一 a 一 e l l 5 2 0- a ( b)侵蚀深度 1 5 0 m m 图4不 同侵蚀高度试件顶部荷载一 位移 曲线 图 5为试 验结果与 数值模 拟结 果 的对 比。e 一 1 1 0 与 e 一 1 1 5为试 验 实测 顶部 位 移 一荷 载 曲线 。从 图 中 可看出数值模拟结果与试验结果较为吻合 ， 说明本文 采用的有限元 方法 可 以很 好地 模 拟挡 土 墙结 构 的力 学响应 。 顶部位移， m m e 一 1 1 O a e 一1 1 5 一a e 一1 1 O ， e 1 1 5 图5 有 限兀 与试 验 结 果对 比 4 足尺结构有 限元模拟 在模 型试 验的基础上 ， 为 了评估尺寸效应 的影 响 ， 根据模型试验及数值模拟结果， 按照相同的材料本构 、 单元划分 方法与约束加 载条件 ， 参 考某 改建 工程 片石 混凝土挡墙设计资料 ( 取墙高 l O m级) ， 制作足尺结构 糖 z 耀 z 棹