干砂中柔性挡土墙动态p-y曲线模型构建与抗震性能研究

本文推荐：本研究通过大型振动台试验和有限元模拟，创新性构建了适用于干砂中柔性挡土墙的动态p-y曲线模型。作者采用PLAXIS 2D验证了U型溢洪道挡土墙的土-结构相互作用（SSI），提出考虑地震频率、强度及土壤刚度等参数的动态响应公式，其形状因子设计显著提升了传统桩基p-y模型在平面应变条件下的适用性（SAP2000验证R2>0.9）。

　　

Highlight

动态p-y曲线

土壤阻力(p)通过计算p-y弹簧节点间的剪力差确定，公式为：p_i = F_i - F_i-1，正值表示主动土压力推动墙体。挠度(y)则通过节点位移差测得，最终生成动态p-y曲线簇。

Proposed dynamic p-y model

创新动态p-y模型

与传统桩基的轴对称p-y模型不同，本研究针对柔性挡土墙平面应变特性，引入形状因子α_d = 1.2(d_w/30)^0.3，动态调整曲线形态。模型整合了地震加速度谱强度(PGA)、土壤相对密度(D_r)和墙体柔性指数(d_w)，其非线性刚度项K_dyn = α_d·K_static·(1 + 0.5γ_max)生动体现了"软土大变形耗能，密土高效抗阻"的力学现象。

Validation

模型验证

通过SAP2000伪静态分析对比离心机试验数据，U型墙最大位移误差<8%，而传统Reese模型误差达22%。典型案例显示，在0.3g地震下，新模型预测的墙顶摆动幅度与实测值误差仅5mm，显著优于现有方法。

Conclusion

研究结论

该动态p-y模型成功突破传统桩基公式限制，首次实现柔性挡土墙全深度变形分布的精准预测。密实砂土(d_w >30)在高频地震下表现出"刚度强化效应"，而松散土壤在低频波作用时呈现"惯性放大现象"，为抗震设计提供重要理论支撑。