防火堤荷载地震作用及内力计算

1、防火堤荷载地震作用及内力计算5. 2荷载、地震作用及内力计算5. 2. 1 口重荷載标准值可按下式计算：(5.2* 1)式中：G”一每米堤长计算截面以上堤身口重荷载标准值(kN / m)：Hi计算截面至堤顶面的距离(m)；B：计算截面以上堤身的平均厚度(m)；Y材质重度(kN / nr)。5. 2. 2防火堤内侧所受的静液压力荷载标准值(图5. 2. 2)可按下列公式计算:(5. 2.2-D(5. 2. 2-2)(5- 2. 2-3)(5. 2. 2-4)pYk = VyZ%=范用My 严 P Yk HoHo = yHY式中：p“每米堤长静液圧力沿液体深度分布的水平荷载标准值(kN / nr)

2、：Yy堤内液体重度，取lOkN/rrv：Z液体深度(m)；计算截面以上每米堤长静液压力合力标准值(kN / m)；H、计算截而至液面距离(m)：m）；Mn计算截面以上每米堤长静液压力合力对计算截而的弯矩标准值（kNmHo计算截面以上每米堤长静液圧力合力位置至计算截面的距离（m）。图5. 2. 2静液压力计算示意图5. 2. 3防火堤内培土的静土压力荷载标准值（图5. 2. 3）可按下列要求计算：1图5. 2. 3中的折线AFD为土圧力分布曲线，F为转折点，其压力分布可按下列公式计算：E:UA汁算歡面图5. 2. 3内培土压力计算示意图”Ak=。(5. 2. 3-D/>Gk=rtH2K (

3、5. 2. 3-2)(5. 2- 3-3)A = atan 0(5 2 3-4)当hl<h2时°=兀 HiK.(5.次 3-5)当h.>h2时，加=儿(已+QK：(5. 2. 3-6)K=tai?(45。一訂(5. 2. 3-7)广 _cos2 0(5. 2. 3-8)式中：p,、k、pBk分别为堤顶和计算截面处每米堤长静土压力分布荷载标准值(kN/rrv)；pe土压力分布曲线转折处的每米堤长静土压力分布荷载标准值(kN / mO：h培土坡线与堤背延长线的交点A'至堤顶的距离(m)：a培土顶面宽度(m)；已一计算截面以上培土高度(m)；H2圧力分布曲线转折点至堤顶

4、的距离(m)；P培土坡面与水平面的夹角(°)；yt土体重度，可取 16kN / rm18kN / rrv；K.以AB为光滑堤背而填土面为水半时的主动土压力系数，可按式(5.2.3-7)计算或按本规范附录A表A. 0. 1确定；K a以A' B为假想堤背而培土坡面与水平成B角时的主动土压力系数可按式(5. 2. 3-8)计算或按本规范附录A表A. 0. 2确定;令培土的内摩擦角(°)，当无实验资料时，可根据土的性质取35。40°。2当Hx<H2时，土压力合力及弯矩可按下列公式计算：Pk寺加(523-9)MTk = PTUHo(5 2. 3-10)W.

5、= jHi(5.2. 3-11)式中：Pn计算截面以上每米堤长静土圧力合力标准值(kN / m)；Mn.计算截面以上每米堤长静土圧力合力对计算截面的弯矩标准值(kNmm)：Ho计算截而以上每米堤长静土圧力合力作用位置至计算截面的距离(m)。(5. 2. 3-12)(5. 2 3-13)(5. 2. 3-14)3当时，土压力合力及弯矩可按下列公式计算： 卩巩=+如H| +寺加(乩一乩Mfk = Ftjc HoH =PGkHJ2H一汕)+加已二他)20汕+加(已一比刀5. 2. 4防火堤受到的水平地震作用的计算应符合下列规定：1钢筋混凝土防火堤的水平地震作用(图52.牛1)标准值可按下列公式计算:

6、X图5. 2. 4-1钢筋混凝土防火堤水平地震作用计算示意图=(1 cosFegjg = % 匕® y Bi H(5. 2. 4-1)(5 2.4-2)(5. 2.4-3)MegIl = PIGx Ho(5. 2.4-4)式中：pg每米堤长水平地震作用分布值(kN/m)；Peg.计算截面以上每米堤长水平地震作用合力标准值(kN / m)；计算截面以上每米堤长水平地震作用合力对计算截面的弯矩标准值(kN-m / m)：cux水平地震影响系数最大值，当设防烈度为7度、8度和9度时分别取0. 08(0. 12)、0. 16(0. 24)和0. 32,括号内数值分别用于设计基本地震加速度为0

7、. 15g 和0. 30g的地区；中钢筋混凝土防火堤基本振型参与系数，取1. 6：X计算截而至基础顶面的距离(m)；ax. a2根据X/H值求得的相应系数，按表5. 2. 4确定：Ho计算截面以上每米堤长水平地震作用合力作用点至计算截面的距离(m)；H基础顶面至堤顶的高度(m)；B】计算截面以上堤身平均厚度(m)。2 砖、砌块及毛石防火堤的水平地震作用(图5. 2.牛2)可按下列公式计算:图5. 2. 4-2砖.砌块及毛石防火堤水平地震作用计算示意图(5. 2.4®C5. 2. 4-6)(5- 2. 4-7)(5. 2. 4-8)Fix)匕=% 6»心 F E HMegi

8、= Peak HoH°=mH式中：r2砖、砌块及毛石防火堤基本振型参与系数，取127：a3. a根据X/H比值求得的相应系数，按表52. 4确定。表5. 2. 4系数a. 0、ct. a数值表X/W«2«3X/Ha$0.000.36340.73930.63660. 68780. 300. 35240. 45540. 56720 39020.050.36330. «8950.63470. 58850. 350. 34600.41330. 54230. 35660. 100.36300. 63940.62880. 54370. 400. 337&0.

9、 37290.51500. 32450. 150. 36200.59170- 61900. S0190. 450. 3268；0. 33450.48410. 29350. 200.36010. 54470- 60550. 46Z50. 500. 313&0. 35910. 45020. 26360.250. 35700.49920. 58820. 42530. 550. 297&0. 26210. 4135O. 234*0. 600. 27340.22840.37420.20690. 800. L6880. 10630.19670. 10100. 6S0.25£20-

10、19590.33260.17970.850. 1324Q, 07840, I4860. 07550.700. 23060.1«490.28900.15290. 900. 09220. 05)00. 09960. 05000. 750.20150.13510.24360.12680. 950. 04800. 0261计算截面52. 5地震作用时，防火堤内水平动液圧力标准值(图5. 2. 5)可按下列公式计算:(5. 2.54)(5 2.5-2)(5. 2. 5-3)图5. 2. 5水平动液压力计算示意图 = 1. 25amax/yH<j/dPEYk=pEYk 旳MeYW =寺 F

11、eYU Hy式中：pEn每米堤长水平动液压力标准值(kN / m2)；t水平动液压力系数，取0. 35；Hd液体深度(m)：Pen计算截面以上每米堤长水平动液压力合力标准值(kN / m)；Mrn计算截面以上每米堤长水平动液压力合力对计算截面的弯矩标准值(kN m / m)：H计算截面至液面的距离(m)。5. 2. 6地震作用时，防火堤培土的水平动土压力标准值可按下列公式计算：Peth = 1(5. 2, 6-1)=0.4HtPetu(5. 2. 6-2)式中：Pnu计算截面以上每米堤长水平动土压力合力标准值(kN / m)；Mtn计算截面以上每米堤长水平动土压力合力对计算截面的弯矩标准值(k

12、N m / m)：%土压力合力标准值(kN / m),可按本规范式(5.2.3-9)或(5. 2.3-12) 计算确定：H计算截面以上培土高度(m)°5. 2荷载、地震作用及内力计算5. 2. 2本条至第5. 2. 6条中的水平力和弯矩的计算公式，只适用于计算截面取在地面 线以上或地面线上的情况。至丁地面线以下的截面内力，可根据地面线处的截面内力进行换 算确定。5. 2. 3防火堤内培土静压力的计算公式是根据库伦主动土压力理论并按培土与水半夹角 为一B推导出來的。根据图5. 2. 3,延长培土倾斜面交堤面延长线TA/点，分别计算堤 背为AB而填土面为水平时主动土圧力强度分布图形ABC

13、,及以堤背为A' B而填土表面倾 角为一B时的主动土压力强度分布图形A' BD,这两个图形交丁-F点，则实际计算截面以上主动土圧力强度分布图形可近似取图中的ABDFA,它的面积就是主动土压力久的近似值。 对于粉土、粉质黏土及黏土，可将其内摩擦角直接代入公式计算，即不考虑它们的黏聚力， 仍按无黏性土计算主动土圧力，这样使计算简化，并偏于安全。5. 2. 4规范给出的防火堤水平地震作用的计算方法分为下列两种情况。1由于钢筋混凝土堤的高厚比一般都大丁 4,在水平地震作用下，以弯曲变形为主。 本规范给出的计算公式(5. 2. 4-1)(5. 2.牛4)就是以纯弯曲变形理论为基础确定的。

14、为 了简化计算，选用了比较简单的振型函数(图2)：图2振型函数曲线该式满圧下端的变形条件当丄=0吋挠度y(0)=0 转角'KT2H检验上端力的边界条件，当z=H时，12 2弯矩 *EI| x-h =EIa (苏j) cos I=0,满足。工°'不满足。可见式(1)除口由端剪力不满足力的边界条件外，其他边界条件均能满足。pr卅*7 Z黑用能量法计算上式所表达的振动的固有频率为:叫-竿+蓼)所以:S. 664 IE1m而按纯弯曲悬瞽杆理论计算出的精确但为；3. 515 IEI甘4斎前者仅高出后者42%,故以式(1)作为振型函数來计算钢筋混凝土防火堤的水平地震 作用，其精确

15、度能够满足工程要求。规范中式(52.牛1)的振型参与系数小由下式计算得出：钢筋混凝土防火堤的基本周期一般都小于0. Is,考虑到地震反应曲线在T】=00Is 之间的数值离散性较大，虽然现行抗震规范中将此区间加工成一条斜线，但实际上人为因素 较大，故为安全起见，本规范仍然取地震影响系数最大值CUx，偏于安全。2砖石砌体防火堤一般为变截面的悬臂结构。其高厚比一般在24之间。经过实算, 接近丁纯剪切变形。规范中表达水平地震作用的分布值公式(5. 2. 4-5)就是按等截面纯剪 切理论推导出來的，其振型函数为：(4)基本振型参与系数中由下式计算得出:CH弘=CHJo TTJ7 iwsln丽吐r_. 2 ®ms in znjdz oLri=1. 27 (5)系数mcg都是通过积分推导出來的，其表达式见式(6)式(9),也可以直接査本规范表 5. 2. 4：兀一2orX丄2H+7Sin?rX2H11/X22 丄 2/X TuX 丄 4 nXH)H Sin2H+7COS2H Xai2aj = cosn2H(8)7t：X_ 7rX X2H Sin2H)H(9)5. 2. 5水半动液圧力的计算公式参照了室外给水排水和燃气热力工程抗震设计规范GB 50032-20