關(guān)于水工建筑物地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算的商榷

1、<p>　　關(guān)于水工建筑物地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算的商榷</p><p>　　摘要：在水工建筑物的抗震設(shè)計(jì)過(guò)程中，地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算問(wèn)題較復(fù)雜，在工程實(shí)際中計(jì)算方法一不。通過(guò)總結(jié)各種計(jì)算方法，提出計(jì)算地震主動(dòng)動(dòng)土壓力的意見(jiàn)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：水工建筑物 地震 動(dòng)土壓力 規(guī)范 </p><p><b>　?。薄?wèn)題的提出</b&g

2、t;</p><p>　　當(dāng)水工建筑物修筑在地震烈度７°（含７°）以上區(qū)域時(shí)，應(yīng)進(jìn)行抗震計(jì)算，以保證工程的正常運(yùn)行。為做好水工建筑物抗震設(shè)計(jì)，水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》，即ＳＤＪ－７８（試行）和ＳＬ２０３－９７。</p><p>　　在執(zhí)行規(guī)范ＳＬ２０３－９７過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)４．９．１地震主動(dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算公式中，對(duì)主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ｃｅ取值的提法值得商榷。&

3、lt;/p><p>　?。病〉卣鹬鲃?dòng)動(dòng)土壓力計(jì)算</p><p>　　《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》ＳＬ２０３－９７中給出的地震主動(dòng)動(dòng)土壓力代表值計(jì)算公式為：</p><p>　　式中?。疲濉卣鹬鲃?dòng)動(dòng)土壓力代表值</p><p>　　ｑｏ——土表面單位長(zhǎng)度的荷重</p><p>　　Ψ１——擋土墻面與垂直面夾角</p

4、><p>　　Ψ２——土表面和水平面夾角</p><p><b>　　Ｈ——土的高度</b></p><p>　　γ——土的重度的標(biāo)準(zhǔn)值</p><p><b>　　φ——土的內(nèi)摩擦角</b></p><p><b>　　θｅ——地震系數(shù)角</b></

5、p><p>　　δ——擋土墻面與土之間的摩擦角</p><p>　　ζ——計(jì)算系數(shù)，動(dòng)力法計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)?。保?，擬靜力法計(jì)算地震作用效應(yīng)時(shí)一般取０．２５，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?。埃常挡⒁?guī)定，公式中的Ｃｅ應(yīng)取式（２）中按“＋”、“－”號(hào)計(jì)算結(jié)果中的大值</p><p>　?。场筇钔翞樗矫鏁r(shí)主動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)小于１</p><p>　　主動(dòng)土

6、壓力按庫(kù)倫理論計(jì)算，墻后填土是砂土，只有內(nèi)摩擦角φ，沒(méi)有凝聚力Ｃ（若考慮凝聚力Ｃ的影響，則通過(guò)加大內(nèi)摩擦角的辦法，即采用“等值內(nèi)摩擦角φ０”將凝聚力Ｃ包括進(jìn)去），因此主動(dòng)土壓力系數(shù)是與土的內(nèi)摩擦角φ密切相關(guān)的。在墻后填土為水平面，砂性土內(nèi)摩擦角φ為１５°～５０°時(shí)，主動(dòng)土壓力系數(shù)應(yīng)小于１。</p><p>　?。常薄〉卣鹬鲃?dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ｃｅ計(jì)算公式中的明顯不合理</p><

7、;p>　　在ＳＬ２０３－９７中４．９．１條地震主動(dòng)動(dòng)土壓力公式中，主動(dòng)土壓力系數(shù)Ｃｅ值的大小關(guān)鍵在于，規(guī)范要求取“＋”、“－”號(hào)計(jì)算結(jié)果中的大值。此種提法不妥，因?yàn)椴捎脮r(shí)，Ｃｅ值肯定會(huì)大于１。</p><p>　　（１）地震主動(dòng)動(dòng)土壓力與靜土壓力計(jì)算不同，在于水工建筑物遭遇地震時(shí)主動(dòng)動(dòng)土壓力要考慮地震系數(shù)角θｅ的影響，θｅ是隨著地震烈度的大小而變化，其公式為：</p><p>　　式

8、中　ζ——計(jì)算系數(shù)，一般取０．２５，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)?。埃常?lt;/p><p>　　αｈ——水平向設(shè)計(jì)地震加速度</p><p>　　αｖ——豎向設(shè)計(jì)地震加速度，應(yīng)取２／３×ａｈ</p><p>　　現(xiàn)將不同地震列度的θｅ值計(jì)算如表１，可供抗震設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)用。</p><p>　　可見(jiàn)，當(dāng)Ｃｅ取“－”號(hào)時(shí)得２．８８９１，數(shù)值不確切。&l

9、t;/p><p>　　在進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將庫(kù)倫公式中的土容重γ，土的內(nèi)摩擦角φ和墻面與土之間的摩擦角δ，均按地震基本烈度對(duì)應(yīng)的地震系數(shù)角θｅ，分別修正為λ／ｃｏｓθｅ，φ－θｅ。</p><p>　?。ǎ玻┤〉卣鹆叶龋?#176;，土的內(nèi)摩擦角φ為２２°，１１°，其余Ψ１、Ψ２為零的情況下，分析對(duì)Ｃｅ值的影響。不同φ值的Ｃｅ值計(jì)算如表２。</p><p

10、>　　可見(jiàn)，Ｃｅ在采用時(shí)，其結(jié)果毫無(wú)實(shí)用價(jià)值。</p><p>　?。常病?dòng)土壓力與靜土壓力比值分析。</p><p>　　地震主動(dòng)動(dòng)土壓力包括靜土壓力和動(dòng)土壓力，用兩者比值分析地震動(dòng)土壓力系數(shù)Ｃｅ采用的正確性。</p><p><b>　　（１）利用公式分析</b></p><p>　　已知地震主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)

11、為０．４３１８，而靜土壓力系數(shù)</p><p>　?。ǎ玻├茫樱模剩罚福ㄔ囆校┲泄胶怂?lt;/p><p><b>　　按公式</b></p><p>　　式中?。茫濉卣饎?dòng)土壓力系數(shù)，?。矗?lt;/p><p>　　Ｃｚ——綜合影響系數(shù)，取１／４</p><p>　?。耄取较虻卣鹣禂?shù)，７

12、°度地震時(shí)為０．１</p><p>　　φ——內(nèi)摩擦角，２２°</p><p><b>　?。拧o土壓力</b></p><p>　　動(dòng)土壓力與靜土壓力比值為４％。</p><p>　?。ǎ常├茫樱蹋玻埃常梗分校矗梗惫降木幹普f(shuō)明近似估算主動(dòng)動(dòng)土壓力值和其比值。</p><

13、;p>　　經(jīng)過(guò)對(duì)某工程實(shí)例計(jì)算后，動(dòng)土壓力與靜土壓力比值為５％。</p><p><b>　?。础∮?jì)算實(shí)例</b></p><p>　　現(xiàn)用某節(jié)制閘翼墻樁基整體穩(wěn)定實(shí)例進(jìn)行分析，地震主動(dòng)動(dòng)土壓力經(jīng)采用不同計(jì)算方法，其結(jié)果見(jiàn)表３。</p><p>　　已知條件：扶壁式檔墻，墻長(zhǎng)２０ｍ；墻底寬８．０ｍ，墻后填土水平高度７．５ｍ；填土等值內(nèi)摩擦

14、角２２°；翼墻墻面與土之間外摩擦角為１１°。墻后水深６．７８ｍ土飽和容重為１８．２ｋｎ／ｍ３，遇７°地震時(shí)取地震系數(shù)角為１．４６°。</p><p>　　由表３ 可看出ＳＬ２０３－９７與ＧＢ５０２８６－９８地震主動(dòng)動(dòng)土壓力數(shù)值極其相近，但ＳＬ２０３－９７動(dòng)土壓力僅占靜土壓力的２．８％。其原因在于ＳＬ２０３－９７中４．９．１－１公式含有數(shù)值。</p><

15、p>　　當(dāng)墻后填土表面為水平，且墻面無(wú)外荷，墻面與垂直面夾角（Ψ或α）為零時(shí)，簡(jiǎn)化計(jì)算公式如下：</p><p>　　慮０．９８３３影響，計(jì)算結(jié)果為２４８６．５ＫＮ≈２４８７．３ＫＮ（ＧＢ５０２８６－９８），其動(dòng)土壓力與靜土壓力比值亦為４．６％。</p><p>　　另外再分析ＳＬ２０３－９７中４．９．１－１公式，計(jì)算系數(shù)ζ?。埃玻岛停埃常祵?duì)地震主動(dòng)動(dòng)土數(shù)值的影響，見(jiàn)表５。<

16、;/p><p>　　當(dāng)ζ為０．３５時(shí)，地震角取２．０５°，則Ｃｅ值為０．４３９７，，和當(dāng)ζ為０．２５時(shí)，地震角取１．４６°，則Ｃｅ值為 明計(jì)算系數(shù)區(qū)分０．２５和０．３５實(shí)際意義不明顯。</p><p><b>　?。怠〗Y(jié)語(yǔ)</b></p><p>　?。ǎ保┙?jīng)過(guò)分析計(jì)算，在采用ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，地震

17、主動(dòng)動(dòng)土壓力系數(shù)Ｃｅ應(yīng)只取值計(jì)算，這和《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》ＧＢ５０２８６－９８、《港口工程技術(shù)規(guī)范》（１９８７年）、《水運(yùn)工程建筑物抗震設(shè)計(jì)》ＪＴＪ２０１－８４及《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》第七卷?yè)跬翂Σ糠值囊?guī)定相一致。</p><p>　?。ǎ玻┰诓捎茫樱蹋玻埃常梗分校矗梗惫綍r(shí)，計(jì)算系數(shù)不再區(qū)分０．２５和０．３５。</p><p>　?。ǎ常┙ㄗhＳＬ２０３－９７中４．９．１公式與《堤防工程設(shè)

18、計(jì)規(guī)范》ＧＢ５０２８６－９８中當(dāng)?shù)卣鹪O(shè)防時(shí)主動(dòng)動(dòng)土壓力庫(kù)倫公式相統(tǒng)一。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　(１)甘維義，甘城．《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》[Ｓ]．水利電力出版社，１９８２．</p><p>　　(２)馮國(guó)棟等．《土力學(xué)地基與基礎(chǔ)》[Ｍ]．中國(guó)工業(yè)出版社，１９６３．</p><p>　

19、　(３)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》ＳＬ２０３－９７[Ｓ]．水利電力出版社， １９９８．</p><p>　　(４)《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》ＳＤＪ１０－７８[Ｓ]．水利電力出版社， １９７８．</p><p>　　(５)《水運(yùn)工程水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》ＪＴＪ２０１－８４[Ｓ]．人民交通出版社，１９８４．</p><p>　　(６)《港口工程技術(shù)規(guī)范》[Ｓ]．人民交