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水利工程论文-关于地震主动动土压力计算公式探讨.doc

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水利工程论文-关于地震主动动土压力计算公式探讨.doc

水利工程论文关于地震主动动土压力计算公式探讨摘要水工建筑物地震主动动土压力计算较为复杂,在现行水工建筑物抗震设计规范中提供的计算公式存在一定缺陷。通过大量计算分析及验证,对现行规范计算公式提出了改进意见,供大家借鉴。关键词地震主动动土压力抗震规范1前言水工建筑物地震动土压力计算问题十分复杂,国内外目前大多采用在静土压力的计算式中,增加对滑动土楔的水平向和竖向地震作用,以此近似估算主动动土压力值。鉴于近似计算的滑动平面假定,在计算被动土压力时与实际情况差得很远,使结果不合理。因此,规范规定,地震被动动土压力计算应结合工程经验作专门研究。本文只针对主动动土压力计算公式进行分析。利用水工建筑物抗震设计规范(SL20397)中给出的计算公式进行地震主动土压力计算时发现,计算的结果与原规范偏差很大。有的文献曾经分析过其中的取值,但不全面,现对公式中的某些数学符号进行比较分析,供大家借鉴。2算例为便于分析,现举一实例进行分析。某悬臂式挡土墙,墙后填土高度4.13m,填土表面单位长度的荷重为0KN/m,挡土墙面与垂直面夹角为0°,填土表面和水平面夹角为0°,土的重度的标准值取18.0kN/m3,土的内摩擦角为30°,挡土墙面与土之间的摩擦角取三分之一土的内摩擦角,即10°。3计算公式水工建筑物抗震设计规范(SL20397)中给出的地震主动动土压力计算公式如下,其中Ce应取公式中按+、-号计算结果中的大值。式中FE地震主动动土压力代表值(kN/m)q0土表面单位长度的荷重ψ1挡土墙面与垂直面夹角ψ2土表面和水平面夹角H土的高度g土的重度的标准值j土的内摩擦角qe地震系数角d挡土墙面与土之间的摩擦角z计算系数,拟静力法计算地震作用效应时一般取0.25,对钢筋混凝土结构取0.35,本计算取z0.35ah水平向设计地震加速度代表值,地震烈度Ⅶ度为0.1g,Ⅷ度为0.2gav竖向设计地震加速度代表值,av2ah/3g重力加速度,9.8m2/s。4计算成果分析4.1计算成果为便于对比分析,土的摩擦角分别取10°、15°、20°、25°、30°、35°、40°、45°,地震烈度分别取Ⅶ度和Ⅷ度,按照SL20397和SDJ1078试行两套规范分别进行计算,计算结果见表1、表2。4.2成果分析从以上计算成果可以得出如下结论197规范计算出的地震力是78规范计算值的数倍。2随着土的摩擦角的增大,78规范计算出的土压力越来越小,97规范计算出的土压力越来越大,受力趋势不一致。3地震烈度越大,97规范计算出的土压力越小,这是不符和实际规律的。从以上统计分析可以看出,现行水工建筑物抗震设计规范(SL20397)计算的地震主动土压力的计算公式存在一定的不合理成份。从地震的作用效应来看,地震竖向分量av有两个方向,向上或向下,计算地震土压力时应分别计算,取其中的最大值为选用成果。至于原规范中规定的Ce应取公式中按+、-号计算结果的大值没有实际意义。4.3公式修正根据以上分析,修改计算公式如下(此公式已得到原规范主要起草人的答复)修改后的计算成果见表3。从上表可以得出如下结论1)修改后的公式新、旧规范计算结果相差不大,新规范比旧规范结果偏于安全。2)当θe公式中取号、Fe公式取号时计算地震主动土压力最大。3)无论Fe公式取还是号,θe公式中取号比取号计算的结果偏于安全。

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