Exploration on Selection of the Most Unfavorable State for Seismic Stability Calculation of Gravity Retaining Walls

ZHANG Hanwen; JIANG Liangwei; DU Meiling; GE Xuejun; YANG Yun

doi:10.13409/j.cnki.jdpme.20221115003

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Exploration on Selection of the Most Unfavorable State for Seismic Stability Calculation of Gravity Retaining Walls

更新时间：2025-09-25

- Exploration on Selection of the Most Unfavorable State for Seismic Stability Calculation of Gravity Retaining Walls
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 2, Pages: 372-380(2024)
- 作者机构：
  
  1.西南交通大学土木工程学院，四川成都 610031
  2.西南交通大学高速铁路线路工程教育部重点实验室，四川成都 610031
  3.中铁二院工程集团有限责任公司，四川成都 610031
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme.20221115003
  CLC： TU443
- Received：15 November 2022，
  
  Revised：2023-01-13，
  
  Published：25 April 2024
- 稿件说明：
移动端阅览
张瀚文,蒋良潍,杜美玲等.重力式挡土墙抗震稳定性检算最不利状态选取探讨[J].防灾减灾工程学报,2024,44(02):372-380.

ZHANG Hanwen,JIANG Liangwei,DU Meiling,et al.Exploration on Selection of the Most Unfavorable State for Seismic Stability Calculation of Gravity Retaining Walls[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(02):372-380.
张瀚文,蒋良潍,杜美玲等.重力式挡土墙抗震稳定性检算最不利状态选取探讨[J].防灾减灾工程学报,2024,44(02):372-380. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221115003.

ZHANG Hanwen,JIANG Liangwei,DU Meiling,et al.Exploration on Selection of the Most Unfavorable State for Seismic Stability Calculation of Gravity Retaining Walls[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(02):372-380. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme.20221115003.

摘要

重力式挡土墙整体稳定性检算最不利状态选取对抗震设计有重要影响。针对加速度峰值、墙身外倾峰值、墙顶位移峰值三种典型挡墙抗震危险时刻以及常用“土压力峰值时刻包络”取值方法，以振动台模型试验揭示地震土压力取值结果差异性，基于重力式挡土墙ABAQUS有限元模型地震响应计算，分析各危险时刻墙背土压力取值及整体稳定性检算结果差异，提出抗震稳定性检算最不利状态建议。结果表明：（1）随地面峰值加速度和墙高增加，三种危险时刻地震土压力均呈现从非线性分布向近似正三角图式转化，合力及作用点高度整体上较现行抗震规范分别大49%和18%；（2）峰值包络法因不能反映墙⁃土运动主/被动状态和地震动传导时延特征，致使墙顶附近土压力取值结果过大，地震土压力合力较危险时刻大一倍且作用点偏高约25%；（3）墙身外倾峰值危险时刻的抗滑移稳定系数较其余两种危险时刻偏小14%~33%，且随地面峰值加速度增大反映出更明显的衰减敏感性，以此作为抗震稳定性检算最不利状态有利于结构安全与经济性协调。

Abstract

The selection of the most unfavorable state in the overall stability calculation of gravity retaining walls has an important influence on seismic design. Shaking table model tests were used to reveal the differences in seismic earth pressure values at three critical seismic moments for retaining walls

namely

peak acceleration

peak outward rotation of the wall

and peak displacement at the top of the wall. Also

an evaluation of the envelope method

commonly used to select values at the peak earth pressure moment

was conducted. Based on the seismic response calculations of gravity retaining walls by the ABAQUS finite element model

the differences in earth pressure values at the back of the wall and the overall stability calculation results at each critical moment were analyzed

and the most unfavorable state in seismic stability calculation was proposed. Research showed that: (1) With the increase of peak ground acceleration and wall height

the seismic earth pressure at the three critical moments all showed a transition from a non-linear distribution to an approximately equilateral triangular pattern. The combined earth pressure and the height of its action point were

on average

49% and 18% greater

respectively

than those in the current seismic design codes.(2) Due to the inability of peak envelope method to reflect the active/passive state of wall-soil motion and the seismic wave propagation delay

the earth pressure values near the top of the wall were overly high

and the combined seismic earth pressure was twice as large as that at the critical moments

with the action point about 25% higher. (3) The anti-slide stability coefficient at the moment of peak wall outward rotation was 14%~33% smaller than the other two

and the sensitivity to attenuation was more obvious with the increase of peak ground acceleration. Therefore

selecting the critical moment of peak wall outward rotation as the most unfavorable state in seismic stability calculation is deemed to achieve a balance between structural safety and cost-effectiveness.

关键词

Keywords

references

张建经，冯君，肖世国，等 . 支挡结构抗震设计的2个关键技术问题［J］. 西南交通大学学报， 2009 ， 44 （ 3 ）： 321 - 326 .

Zhang J J ， Feng J ， Xiao S G ， et al . Discussion on two key technical problems for seismic design of retaining structures ［J］. Journal of Southwest Jiaotong University ， 2009 ， 44 （ 3 ）： 321 - 326 . （in Chinese）

曲宏略，张建经 . 地基条件对挡土墙地震土压力影响的振动台试验研究［J］. 岩土工程学报， 2012 ， 34 （ 7 ）： 1227 - 1233 .

Qu H L ， Zhang J J . Shaking table test on influence of site conditions on seismic earth pressure of retaining wall ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2012 ， 34 （ 7 ）： 1227 - 1233 . （in Chinese）

何义宏 . 高烈度地震区公路路肩挡土墙震害调查与分析［J］. 公路交通科技， 2009 （ 4 ）： 109 - 110 .

He Y H . Investigation and analysis of seismic damage of highway shoulder retaining wall in high intensity earthquake area ［J］. Journal of Highway and Transportation Research and Development ， 2009 （ 4 ）： 109 - 110 . （in Chinese）

铁路工程抗震设计规范： GB 50111—2006 ［S］. 北京：中国计划出版社， 2009 .

公路工程抗震规范： JTG B02—2013 ［S］. 北京：人民交通出版社， 2013 .

汪刘军，邓亚虹，孙科，等 . 挡土墙地震土压力计算方法研究综述［J］. 煤炭科学技术， 2018 ， 46 （ 8 ）： 24 - 31 .

Wang L J ， Deng Y H ， Sun K ， et al . Summarization of study on calculation method of seismic earth pressure in retaining wall ［J］. Coal Science and Technology ， 2018 ， 46 （ 8 ）： 24 - 31 . （in Chinese）

汪益敏，张晖，黎寰，等 . 考虑地震时程的加筋土挡土墙动力分析［J］. 振动与冲击， 2013 ， 32 （ 24 ）： 187 - 191，197 .

Wang Y M ， Zhang H ， Li H ， et al . Dynamic analysis of reinforced soil retaining walls considering time history of seismic acceleration ［J］. Journey of Vibration and Shock ， 2013 ， 32 （ 24 ）： 187 - 191，197 . （in Chinese）

周材栋 . 挡土墙动力特性分析［D］. 成都：西南交通大学， 2010 .

Zhou C D . Dynamic analysis of retaining wall ［D］. Chengdu ： Southwest Jiaotong University ， 2010 . （in Chinese）

秦伟，姚令侃，蒋良潍，等 . 地震作用下岩质地基挡墙土压力变化特性数值分析［J］. 交通科学与工程， 2011 ， 27 （ 1 ）： 23 - 29 .

Qin W ， Yao L K ， Jiang L W ， et al . The numerical analysis of soil pressure of retaining wall on rocky site under earthquake ［J］. Journal of Transport Science and Engineering ， 2011 ， 27 （ 1 ）： 23 - 29 . （in Chinese）

刘小浪，马淑芝，贾洪彪，等 . 地震作用下重力式挡土墙土压力特性数值模拟研究［J］. 地震工程学报， 2017 ， 39 （ 4 ）： 750 - 758 .

Liu X L ， Ma S Z ， Jia H B ， et al . Numerical simulation of soil pressure characteristics of gravity retaining walls during earthquake ［J］. China Earthquake Engineering Journey ， 2017 ， 39 （ 4 ）： 750 - 758 . （in Chinese）

左得奇，蒋良潍，葛学军，等 . 椅式桩板结构地震响应分析与简化计算方法研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2021 ， 41 （ 3 ）： 412 - 421 .

Zuo D Q ， Jiang L W ， Ge X J ， et al . Seismic response analysis and simplified calculation method of chair-shaped pile-sheet structure ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2021 ， 41 （ 3 ）： 412 - 421 . （in Chinese）

张建经，韩鹏飞 . 重力式挡土墙基于位移的抗震设计方法研究—大型振动台模型试验研究［J］. 岩土工程学报， 2012 ， 34 （ 3 ）： 416 - 423 .

Zhang J J ， Han P F . Displacement-based a seismic design method for gravity retaining walls—Large scale shaking table tests ［J］. Chinese Journey of Geotechnical Engineering ， 2012 ， 34 （ 3 ）： 416 - 423 . （in Chinese）

邱燕玲，姚令侃，秦伟 . 汶川地震路基挡墙震害特征分析［J］. 重庆交通大学学报（自然科学版）， 2010 ， 29 （ 4 ）： 576 - 581 .

Qiu Y L ， Yao L K ， Qin W . Characteristic analysis of the damaged retaining wall in Wenchuan Earthquake ［J］. Journal of Chongqing Jiaotong University （natural science）， 2010 ， 29 （ 4 ）： 576 - 581 . （in Chinese）

吴曙光，宋福华，苏亚楠，等 . 折线坡形挡土墙主动土压力计算方法研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2020 ， 40 （ 1 ）： 79 - 85 .

Wu S G ， Song F H ， Su Y N ， et al . Research on the calculation method of active earth pressure on poly-line slope retaining wall ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2020 ， 40 （ 1 ）： 79 - 85 . （in Chinese）

中国建筑标准设计研究院 . 国家建筑标准设计图集挡土墙（04J008）［S］. 北京：中国计划出版社， 2005 .

Amorosi A ， Boldini D ， Elia G . Finite element procedures in engineering analysis ［J］. Computers and Geotechnics ， 2010 ， 37 ： 515 - 528 .

焦方辉，姚令侃，蒋良潍，等 . 岩石场地重力式挡土墙地震土压力振动台实验研究［J］. 防灾减灾工程学报， 2011 ， 31 （ 3 ）： 316 - 322 .

Jiao F H ， Yao L K ， Jiang L W ， et al . Shaking table model experimental study on seismic soil pressure of GRW on rock site ［J］. Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering ， 2011 ， 31 （ 3 ）： 316 - 322 . （in Chinese）

黄岳文 . 关于挡土墙抗倾覆稳定分析的讨论［J］. 岩土工程学报， 2015 ， 37 （ 6 ）： 1158 - 1164 .

Huang Y W . Overturning stability of retaining walls ［J］. Chinese Journal of Geotechnical Engineering ， 2015 ， 37 （ 6 ）： 1158 - 1164 . （in Chinese）

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Seismic Design and Numerical Verification of Self‑centering Double‑column Pier Bridges with Replaceable Prestressing Tendons

Structure Optimization of Curved Urban Emergency Flood‑control Barriers

Influence of Clay Layering Properties on the Embedment Loss of Suction Embedded Plate Anchors

Experimental Study and Parameter Analysis of Four‑tube Concrete‑filled Steel Tube Lattice Columns

Local Buckling Design Method of Welded Q960 Steel H‑section Column at Elevated Temperatures

Related Author

BIAN Jiachen

JIANG Hao

PANG Wei

JIA Junfeng

ZHU Anjing

GU Fangfang

ZHAO Jun

XU Jinchao

Related Institution

National Key Laboratory of Bridge Engineering Safety and Resilience,Beijing University of Technology

Northwest Municipal Engineering Design & Research Institute Co., Ltd.

Nanjing University of Information Science & Technology

Nanjing Hydraulic Research Institute

College of Water Conservancy Science and Engineering, Taiyuan University of Technology

⁰