框架预应力锚杆边坡锚固结构的地震响应控制及振动台试验研究

传统的边坡抗震加固是以"抗"的设计理念进行，然而地震具有很强的随机性，使得边坡锚固体系的动力分析与抗震设计的不确定性程度加大，当地震作用超过一定限值后，锚固设计不但不经济，而且很可能导致边坡失稳。由于传统的边坡锚固结构不具备自我调节与实时控制的能力，遭遇到稍大一些的地震，往往产生严重破坏，甚至边坡失稳，造成重大的经济损失和人员伤亡。结构控制概念的提出，开辟了解决工程抗震问题的一个新途径。尽管结构控制的研究目前如火如荼，但对于锚固边坡的振动控制还是一片空白，因此，本课题以锚固边坡减震控制为目的，其研究内容为：①建立框架预应力边坡锚固结构的动力计算模型并进行求解；②提出框架预应力锚杆- ESP缓冲层-边坡-变阻尼或变刚度控制的锚固体系，建立分析模型，采用现代控制理论对该锚固体系进行半主动地震响应控制；③建立带有控制装置系统的锚固边坡稳定性分析模型；④振动台试验验证分析方法的正确性并修正。

项目顺利完成，取得成果如下：.（1）建立了锚杆地震动力分析模型，并进行了地震响应分析；.（2）建立了框架地震动力分析模型，进行了地震响应分析；.（3）建立了锚固边坡的静动力计算模型，求解了边坡的静动力应力场，基于应力状态，建立了锚固边坡动力稳定性评价模型；.（4）给出了框架预应力锚杆边坡支护结构抗震简化设计方法；.（5）设计发明了一种带有半主动变阻尼控制装置的锚管和一种半主动变刚度耗能减震控制锚杆；.（6）设计发明了预警减震控制一体化的边坡锚固结构及施工方法；.（7）建立了框架预应力锚杆- ESP(Expanded Polystyrene)缓冲层-边坡-变阻尼或变刚度控制装置锚固体系的动力计算模型并进行控制响应分析；.（8）建立了带有控制装置系统的锚固边坡稳定性分析模型，给出简单实用的动力分析方法、耗能减震及控制设计方法；.（9）完成了带有控制装置的框架预应力锚杆边坡锚固结构振动台试验，模拟了22种工况。设计发明了试验装置及方法。.发表相关学术论文7篇，在科学出版社出版专著1部，申请发明专利5件，获甘肃省科技进步二等奖2项，主持鉴定相关课题1项，达到国际先进水平，获得2014年甘肃省杰出青年基金，主编《土力学》1部。