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。
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0.35
αv——竖向设计地震加速度,应取2/3×ah
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。

![]()
(2)取地震烈度7°,土的内摩擦角φ为22°,

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![]()
(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4.0
Cz——综合影响系数,取1/4
kH——水平向地震系数,7°度地震时为0.1
φ——内摩擦角,22°
E——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6.78m土饱和容重为18.2kn/m3,遇7°地震时取地震系数角为1.46°。
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:



当ζ为0.35时,地震角取2.05°,则Ce值为0.4397,![]()
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。
(3)建议SL203-97中4.9.1公式与《堤防工程设计规范》GB50286-98中当地震设防时主动动土压力库伦公式相统一。
(
(2)冯国栋等.《土力学地基与基础》[M
(3)《水工建筑物抗震设计规范》SL203-97[S
(4)《水工建筑物抗震设计规范》SDJ10-78[S
(5)《水运工程水工建筑物抗震设计规范》JTJ201-84[S
(6)《港口工程技术规范》[S
