關于水工建筑物地震主動動土壓力計算的商榷

1、<p>　　關于水工建筑物地震主動動土壓力計算的商榷</p><p>　　摘要：在水工建筑物的抗震設計過程中，地震主動動土壓力計算問題較復雜，在工程實際中計算方法一不。通過總結各種計算方法，提出計算地震主動動土壓力的意見。 </p><p>　　關鍵詞：水工建筑物 地震 動土壓力 規(guī)范 </p><p><b>　?。薄栴}的提出</b&g

2、t;</p><p>　　當水工建筑物修筑在地震烈度７°（含７°）以上區(qū)域時，應進行抗震計算，以保證工程的正常運行。為做好水工建筑物抗震設計，水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設計規(guī)范》，即ＳＤＪ－７８（試行）和ＳＬ２０３－９７。</p><p>　　在執(zhí)行規(guī)范ＳＬ２０３－９７過程中，發(fā)現(xiàn)４．９．１地震主動動土壓力計算公式中，對主動動土壓力系數(shù)Ｃｅ取值的提法值得商榷。&

3、lt;/p><p>　?。病〉卣鹬鲃觿油翂毫τ嬎?lt;/p><p>　　《水工建筑物抗震設計規(guī)范》ＳＬ２０３－９７中給出的地震主動動土壓力代表值計算公式為：</p><p>　　式中?。疲濉卣鹬鲃觿油翂毫Υ碇?lt;/p><p>　?。瘢铩帘砻鎲挝婚L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>　?。取恋母叨?lt;/b></p><p>　　γ——土的重度的標準值</p><p><b>　　φ——土的內摩擦角</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——計算系數(shù)，動力法計算地震作用效應時?。保埃瑪M靜力法計算地震作用效應時一般?。埃玻担瑢︿摻罨炷两Y構?。埃常挡⒁?guī)定，公式中的Ｃｅ應取式（２）中按“＋”、“－”號計算結果中的大值</p><p>　　３　墻后填土為水平面時主動土壓力系數(shù)應小于１</p><p>　　主動土

6、壓力按庫倫理論計算，墻后填土是砂土，只有內摩擦角φ，沒有凝聚力Ｃ（若考慮凝聚力Ｃ的影響，則通過加大內摩擦角的辦法，即采用“等值內摩擦角φ０”將凝聚力Ｃ包括進去），因此主動土壓力系數(shù)是與土的內摩擦角φ密切相關的。在墻后填土為水平面，砂性土內摩擦角φ為１５°～５０°時，主動土壓力系數(shù)應小于１。</p><p>　　３．１　地震主動動土壓力系數(shù)Ｃｅ計算公式中的明顯不合理</p><

7、;p>　　在ＳＬ２０３－９７中４．９．１條地震主動動土壓力公式中，主動土壓力系數(shù)Ｃｅ值的大小關鍵在于，規(guī)范要求取“＋”、“－”號計算結果中的大值。此種提法不妥，因為采用時，Ｃｅ值肯定會大于１。</p><p>　?。ǎ保┑卣鹬鲃觿油翂毫εc靜土壓力計算不同，在于水工建筑物遭遇地震時主動動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——計算系數(shù)，一般取０．２５，對鋼筋混凝土結構?。埃常?lt;/p><p>　　αｈ——水平向設計地震加速度</p><p>　　αｖ——豎向設計地震加速度，應?。玻?#215;ａｈ</p><p>　　現(xiàn)將不同地震列度的θｅ值計算如表１，可供抗震設計時應用。</p><p>　　可見，當Ｃｅ取“－”號時得２．８８９１，數(shù)值不確切。&l

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

10、>　　可見，Ｃｅ在采用時，其結果毫無實用價值。</p><p>　?。常病油翂毫εc靜土壓力比值分析。</p><p>　　地震主動動土壓力包括靜土壓力和動土壓力，用兩者比值分析地震動土壓力系數(shù)Ｃｅ采用的正確性。</p><p><b>　?。ǎ保├霉椒治?lt;/b></p><p>　　已知地震主動動土壓力系數(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卣饎油翂毫ο禂?shù)，?。矗?lt;/p><p>　?。茫C合影響系數(shù)，取１／４</p><p>　?。耄取较虻卣鹣禂?shù)，７

12、°度地震時為０．１</p><p>　　φ——內摩擦角，２２°</p><p><b>　?。拧o土壓力</b></p><p>　　動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明近似估算主動動土壓力值和其比值。</p><

13、;p>　　經過對某工程實例計算后，動土壓力與靜土壓力比值為５％。</p><p><b>　　４　計算實例</b></p><p>　　現(xiàn)用某節(jié)制閘翼墻樁基整體穩(wěn)定實例進行分析，地震主動動土壓力經采用不同計算方法，其結果見表３。</p><p>　　已知條件：扶壁式檔墻，墻長２０ｍ；墻底寬８．０ｍ，墻后填土水平高度７．５ｍ；填土等值內摩擦

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地震主動動土壓力數(shù)值極其相近，但ＳＬ２０３－９７動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>　　當墻后填土表面為水平，且墻面無外荷，墻面與垂直面夾角（Ψ或α）為零時，簡化計算公式如下：</p><p>　　慮０．９８３３影響，計算結果為２４８６．５ＫＮ≈２４８７．３ＫＮ（ＧＢ５０２８６－９８），其動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，計算系數(shù)ζ取０．２５和０．３５對地震主動動土數(shù)值的影響，見表５。<

16、;/p><p>　　當ζ為０．３５時，地震角?。玻埃?#176;，則Ｃｅ值為０．４３９７，，和當ζ為０．２５時，地震角取１．４６°，則Ｃｅ值為 明計算系數(shù)區(qū)分０．２５和０．３５實際意義不明顯。</p><p><b>　?。怠〗Y語</b></p><p>　　（１）經過分析計算，在采用ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式進行抗震設計時，地震

17、主動動土壓力系數(shù)Ｃｅ應只取值計算，這和《堤防工程設計規(guī)范》ＧＢ５０２８６－９８、《港口工程技術規(guī)范》（１９８７年）、《水運工程建筑物抗震設計》ＪＴＪ２０１－８４及《水工設計手冊》第七卷擋土墻部分的規(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，計算系數(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

18、計規(guī)范》ＧＢ５０２８６－９８中當?shù)卣鹪O防時主動動土壓力庫倫公式相統(tǒng)一。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　(１)甘維義，甘城．《水工設計手冊》[Ｓ]．水利電力出版社，１９８２．</p><p>　　(２)馮國棟等．《土力學地基與基礎》[Ｍ]．中國工業(yè)出版社，１９６３．</p><p>　

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