关于地震主动动土压力计算公式探讨.doc

关于地震主动动土压力计算公式探讨.doc关于地震主动动土压力计算公式探讨
利用《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97) 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, m,填土表面单位长度的荷重为0 KN/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°, kN/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》(SL203-97)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 ,,本计算取z=;
ah——水平向设计地震加速度代表值,地震烈度Ⅶ g,Ⅷ g;
av——竖向设计地震加速度代表值,av = 2 ah/3;
g——重力加速度, m2/s。
4计算成果分析
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SL203-97和SDJ10-78(试行)两套规范分别进行计算,计算结果见表1、表2。

成果分析
从以上计算成果可以得出如下结论:
1)97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》(SL203-97)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。
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。
从上面分析可以看出,用修改后的公式计算土压力更合理,同时从第3条可以得出结论,θe公式不用取“+”、“-”号,可以直接取“-号”。
5结语
《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)中计算地震动土压力的计算公式确实存在一定的问题,本人于1999年8月曾致信原规范起草单位请教,上述结论得到证实。
与《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97)一同颁布的《水工建筑物抗震设计规范》(DL5073-1997)