意大利拉文纳港现有锚固码头墙的抗震性能

《Soils and Foundations》：Seismic performance of an existing anchored quay wall in the Ravenna port (Italy)

锚定板桩墙地震性能评估采用2D有限元非线性动态分析、Eurocode 8伪静力方法及广义新马克硬化法，以意大利拉文纳港 quay wall 为案例，发现伪静力方法能有效预测弯矩分布，GNMH位移预测与动态分析吻合度较高，验证了简化方法的适用性。

　　在地震作用下评估挡土墙的抗震性能是一项重要的工程挑战，这主要由于非线性土-结构相互作用、场地响应效应以及地面运动特性等因素。当前最先进的方法，如非线性动态分析，能够在数值建模时准确评估地震信号并选择合适的土体本构关系，从而给出可靠的结果。然而，这种分析方式通常局限于重要的基础设施。在大多数实际工程情境中，简化地震分析仍然是设计和验证过程中最常用的工具。欧洲新版本的Eurocode在使用简化地震分析方面引入了一些创新，使其更加合理和与场地特性相关。本文通过一个案例研究，对意大利拉文纳港口区域现有的锚定钢板桩码头墙进行了地震评估，结合了简化和非线性动态地震分析方法。由于该区域的床岩深度非常大，需要单独的模型进行场地响应分析和结构的二维有限元非线性动态分析。此外，由于土壤条件较差，墙的嵌入深度较长，导致地面运动在深度上的空间变化显著。

本文的研究重点在于探索最新的简化方法在评估具有较长嵌入深度、土壤条件较差且床岩深度较大的挡土结构时的潜力。所研究的钢板桩码头墙嵌入深度达到27.5米，设计用于11.5米深的海底和40kPa的荷载，建于地质条件较差的土壤上。研究中采用了两种主要的简化地震分析方法：伪静态方法和简化动态方法（即位移方法）。伪静态方法是通过将实际的地震作用转化为一个等效的恒定加速度来进行分析的传统方法。近年来，Eurocode 8的更新使伪静态方法更加合理，能够考虑场地响应、地面运动在深度上的空间变化以及接受的永久位移幅度。而简化动态方法，如广义Newmark方法（GNMH），则考虑了土-结构系统在地震作用下的非线性行为，并通过引入硬化规律来计算永久位移。

在研究中，作者采用伪静态方法和广义Newmark方法（GNMH）对钢板桩挡土墙的地震响应进行了分析，并将其与二维有限元非线性动态分析的结果进行了对比。伪静态方法根据Eurocode 8的新草案（FprEN1998:2024 TC250 - part 1 and 5）进行计算，考虑了不同深度的地面运动的空间变化。GNMH方法则通过计算系统的容量曲线，引入硬化机制，从而更准确地预测地震引起的永久位移。研究还发现，由于床岩深度较大，场地响应分析需要单独的模型，且地震作用下土壤和结构的相互作用导致地面运动的空间变化显著。

此外，本文还探讨了地震作用下挡土结构的稳定性问题。拉文纳港口的地质条件表明，该区域的土壤具有较高的液化风险，这使得结构在地震作用下的行为更加复杂。虽然当前的地震设计规范已经考虑到液化问题，但在实际工程中，由于成本和时间限制，仍然主要依赖简化方法。因此，研究中采用的简化方法需要能够准确反映地震作用下的非线性行为，以确保结构的安全性。研究中采用的非线性动态分析模型能够更精确地捕捉地震作用下的内部应力和永久位移，但其计算过程较为复杂，需要大量的数据支持和建模工作。

研究还展示了两种分析方法的对比结果。伪静态方法通过将地震作用转化为等效加速度，计算结构在不同参考深度下的响应，而广义Newmark方法（GNMH）则通过计算系统的容量曲线和引入硬化规律，更准确地预测地震引起的永久位移。研究发现，两种方法在某些情况下能够给出相近的结果，但在其他情况下存在显著差异。这表明，在特定的工程情境中，选择合适的分析方法至关重要。同时，研究还强调了简化方法在实际工程中的应用价值，尤其是在考虑场地响应和地震动特性时，能够提供合理的估算。

综上所述，本文通过案例研究展示了简化地震分析方法在评估大型挡土结构中的应用潜力。尽管非线性动态分析能够提供更精确的结果，但在实际工程中，由于成本和计算复杂性，简化方法仍然是主流。因此，研究中提出的广义Newmark方法（GNMH）为工程师提供了一种更加合理的工具，能够在不完全依赖复杂的非线性分析的情况下，评估地震作用下的结构响应。同时，研究也指出了简化方法的局限性，并建议在某些特殊情况下，应结合非线性分析方法以确保结构的安全性和可靠性。