水利工程论文-关于水工建筑物地震主动动土压力计算的商榷.doc水利工程论文-关于水工建筑物地震主动动土压力计算的商榷.doc

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水利工程论文关于水工建筑物地震主动动土压力计算的商榷摘要在水工建筑物的抗震设计过程中,地震主动动土压力计算问题较复杂,在工程实际中计算方法一不。通过总结各种计算方法,提出计算地震主动动土压力的意见。关键词水工建筑物地震动土压力规范1问题的提出当水工建筑物修筑在地震烈度7(含7)以上区域时,应进行抗震计算,以保证工程的正常运行。为做好水工建筑物抗震设计,水利部先后两次编制水工建筑物抗震设计规范,即SDJ-78(试行)和SL203-97。在执行规范SL203-97过程中,发现4.9.1地震主动动土压力计算公式中,对主动动土压力系数CE取值的提法值得商榷。2地震主动动土压力计算水工建筑物抗震设计规范SL203-97中给出的地震主动动土压力代表值计算公式为式中FE地震主动动土压力代表值QO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Γ土的重度的标准值Φ土的内摩擦角ΘE地震系数角Δ挡土墙面与土之间的摩擦角Ζ计算系数,动力法计算地震作用效应时取1.0,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并规定,公式中的CE应取式(2)中按“+”、“-”号计算结果中的大值3墙后填土为水平面时主动土压力系数应小于1主动土压力按库伦理论计算,墙后填土是砂土,只有内摩擦角Φ,没有凝聚力C(若考虑凝聚力C的影响,则通过加大内摩擦角的办法,即采用“等值内摩擦角Φ0”将凝聚力C包括进去),因此主动土压力系数是与土的内摩擦角Φ密切相关的。在墙后填土为水平面,砂性土内摩擦角Φ为15~50时,主动土压力系数应小于1。3.1地震主动动土压力系数CE计算公式中的明显不合理在SL203-97中4.9.1条地震主动动土压力公式中,主动土压力系数CE值的大小关键在于,规范要求取“+”、“-”号计算结果中的大值。此种提法不妥,因为采用时,CE值肯定会大于1。(1)地震主动动土压力与静土压力计算不同,在于水工建筑物遭遇地震时主动动土压力要考虑地震系数角ΘE的影响,ΘE是随着地震烈度的大小而变化,其公式为式中Ζ计算系数,一般取0.25,对钢筋混凝土结构取0.35ΑH水平向设计地震加速度ΑV竖向设计地震加速度,应取2/3AH现将不同地震列度的ΘE值计算如表1,可供抗震设计时应用。可见,当CE取“-”号时得2.8891,数值不确切。在进行抗震设计时,应将库伦公式中的土容重Γ,土的内摩擦角Φ和墙面与土之间的摩擦角Δ,均按地震基本烈度对应的地震系数角ΘE,分别修正为Λ/COSΘE,Φ-ΘE。(2)取地震烈度7,土的内摩擦角Φ为22,11,其余Ψ1、Ψ2为零的情况下,分析对CE值的影响。不同Φ值的CE值计算如表2。可见,CE在采用时,其结果毫无实用价值。3.2动土压力与静土压力比值分析。地震主动动土压力包括静土压力和动土压力,用两者比值分析地震动土压力系数CE采用的正确性。(1)利用公式分析已知地震主动动土压力系数为0.4318,而静土压力系数(2)利用SDJ-78(试行)中公式核算按公式式中CE地震动土压力系数,取4.0CZ综合影响系数,取1/4KH水平向地震系数,7度地震时为0.1Φ内摩擦角,22E静土压力动土压力与静土压力比值为4%。(3)利用SL203-97中4.9.1公式的编制说明近似估算主动动土压力值和其比值。经过对某工程实例计算后,动土压力与静土压力比值为5%。4计算实例现用某节制闸翼墙桩基整体稳定实例进行分析,地震主动动土压力经采用不同计算方法,其结果见表3。已知条件扶壁式档墙,墙长20M;墙底宽8.0M,墙后填土水平高度7.5M;填土等值内摩擦角22;翼墙墙面与土之间外摩擦角为11。墙后水深6.78由表3可看出SL203-97与GB50286-98地震主动动土压力数值极其相近,但SL203-97动土压力仅占静土压力的2.8%。其原因在于SL203-97中4.9.1-1公式含有数值。当墙后填土表面为水平,且墙面无外荷,墙面与垂直面夹角(Ψ或Α)为零时,简化计算公式如下虑0.9833影响,计算结果为2486.5KN≈2487.3KN(GB50286-98),其动土压力与静土压力比值亦为4.6%。另外再分析SL203-97中4.9.1-1公式,计算系数Ζ取0.25和0.35对地震主动动土数值的影响,见表5。当Ζ为0.35时,地震角取2.05,则CE值为0.4397,,和当Ζ为0.25时,地震角取1.46,则CE值为明计算系数区分0.25和0.35实际意义不明显。5结语(1)经过分析计算,在采用SL203-97中4.9.1公式进行抗震设计时,地震主动动土压力系数CE应只取值计算,这和堤防工程设计规范GB50286-98、港口工程技术规范(1987年)、水运工程建筑物抗震设计JTJ201-84及水工设计手册第七卷挡土墙部分的规定相一致。(2)在采用SL203-97中4.9.1公式时,计算系数不再区分0.25和0.35。
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