1、防火堤荷載地震作用及內(nèi)力計算5. 2荷載、地震作用及內(nèi)力計算5. 2. 1 口重荷載標(biāo)準(zhǔn)值可按下式計算：(5.2* 1)式中：G”一每米堤長計算截面以上堤身口重荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)：Hi計算截面至堤頂面的距離(m)；B：計算截面以上堤身的平均厚度(m)；Y材質(zhì)重度(kN / nr)。5. 2. 2防火堤內(nèi)側(cè)所受的靜液壓力荷載標(biāo)準(zhǔn)值(圖5. 2. 2)可按下列公式計算:(5. 2.2-D(5. 2. 2-2)(5- 2. 2-3)(5. 2. 2-4)pYk = VyZ%=范用My 嚴(yán) P Yk HoHo = yHY式中：p“每米堤長靜液圧力沿液體深度分布的水平荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN / nr)

2、：Yy堤內(nèi)液體重度，取lOkN/rrv：Z液體深度(m)；計算截面以上每米堤長靜液壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)；H、計算截而至液面距離(m)：m）；Mn計算截面以上每米堤長靜液壓力合力對計算截而的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值（kNmHo計算截面以上每米堤長靜液圧力合力位置至計算截面的距離（m）。圖5. 2. 2靜液壓力計算示意圖5. 2. 3防火堤內(nèi)培土的靜土壓力荷載標(biāo)準(zhǔn)值（圖5. 2. 3）可按下列要求計算：1圖5. 2. 3中的折線AFD為土圧力分布曲線，F(xiàn)為轉(zhuǎn)折點，其壓力分布可按下列公式計算：E:UA汁算歡面圖5. 2. 3內(nèi)培土壓力計算示意圖”Ak=。(5. 2. 3-D/>Gk=rtH2K (

3、5. 2. 3-2)(5. 2- 3-3)A = atan 0(5 2 3-4)當(dāng)hl<h2時°=兀 HiK.(5.次 3-5)當(dāng)h.>h2時，加=兒(已+QK：(5. 2. 3-6)K=tai?(45。一訂(5. 2. 3-7)廣 _cos2 0(5. 2. 3-8)式中：p,、k、pBk分別為堤頂和計算截面處每米堤長靜土壓力分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/rrv)；pe土壓力分布曲線轉(zhuǎn)折處的每米堤長靜土壓力分布荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN / mO：h培土坡線與堤背延長線的交點A'至堤頂?shù)木嚯x(m)：a培土頂面寬度(m)；已一計算截面以上培土高度(m)；H2圧力分布曲線轉(zhuǎn)折點至堤頂

4、的距離(m)；P培土坡面與水平面的夾角(°)；yt土體重度，可取 16kN / rm18kN / rrv；K.以AB為光滑堤背而填土面為水半時的主動土壓力系數(shù)，可按式(5.2.3-7)計算或按本規(guī)范附錄A表A. 0. 1確定；K a以A' B為假想堤背而培土坡面與水平成B角時的主動土壓力系數(shù)可按式(5. 2. 3-8)計算或按本規(guī)范附錄A表A. 0. 2確定;令培土的內(nèi)摩擦角(°)，當(dāng)無實驗資料時，可根據(jù)土的性質(zhì)取35。40°。2當(dāng)Hx<H2時，土壓力合力及彎矩可按下列公式計算：Pk寺加(523-9)MTk = PTUHo(5 2. 3-10)W.

5、= jHi(5.2. 3-11)式中：Pn計算截面以上每米堤長靜土圧力合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)；Mn.計算截面以上每米堤長靜土圧力合力對計算截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(kNmm)：Ho計算截而以上每米堤長靜土圧力合力作用位置至計算截面的距離(m)。(5. 2. 3-12)(5. 2 3-13)(5. 2. 3-14)3當(dāng)時，土壓力合力及彎矩可按下列公式計算： 卩鞏=+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計算應(yīng)符合下列規(guī)定：1鋼筋混凝土防火堤的水平地震作用(圖52.牛1)標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式計算:

6、X圖5. 2. 4-1鋼筋混凝土防火堤水平地震作用計算示意圖=(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每米堤長水平地震作用分布值(kN/m)；Peg.計算截面以上每米堤長水平地震作用合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)；計算截面以上每米堤長水平地震作用合力對計算截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(kN-m / m)：cux水平地震影響系數(shù)最大值，當(dāng)設(shè)防烈度為7度、8度和9度時分別取0. 08(0. 12)、0. 16(0. 24)和0. 32,括號內(nèi)數(shù)值分別用于設(shè)計基本地震加速度為0

7、. 15g 和0. 30g的地區(qū)；中鋼筋混凝土防火堤基本振型參與系數(shù)，取1. 6：X計算截而至基礎(chǔ)頂面的距離(m)；ax. a2根據(jù)X/H值求得的相應(yīng)系數(shù)，按表5. 2. 4確定：Ho計算截面以上每米堤長水平地震作用合力作用點至計算截面的距離(m)；H基礎(chǔ)頂面至堤頂?shù)母叨?m)；B】計算截面以上堤身平均厚度(m)。2 磚、砌塊及毛石防火堤的水平地震作用(圖5. 2.牛2)可按下列公式計算:圖5. 2. 4-2磚.砌塊及毛石防火堤水平地震作用計算示意圖(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磚、砌塊及毛石防火堤基本振型參與系數(shù)，取127：a3. a根據(jù)X/H比值求得的相應(yīng)系數(shù)，按表52. 4確定。表5. 2. 4系數(shù)a. 0、ct. a數(shù)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計算截面52. 5地震作用時，防火堤內(nèi)水平動液圧力標(biāo)準(zhǔn)值(圖5. 2. 5)可按下列公式計算:(5. 2.54)(5 2.5-2)(5. 2. 5-3)圖5. 2. 5水平動液壓力計算示意圖 = 1. 25amax/yH<j/dPEYk=pEYk 旳MeYW =寺 F

11、eYU Hy式中：pEn每米堤長水平動液壓力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m2)；t水平動液壓力系數(shù)，取0. 35；Hd液體深度(m)：Pen計算截面以上每米堤長水平動液壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)；Mrn計算截面以上每米堤長水平動液壓力合力對計算截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(kN m / m)：H計算截面至液面的距離(m)。5. 2. 6地震作用時，防火堤培土的水平動土壓力標(biāo)準(zhǔn)值可按下列公式計算：Peth = 1(5. 2, 6-1)=0.4HtPetu(5. 2. 6-2)式中：Pnu計算截面以上每米堤長水平動土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m)；Mtn計算截面以上每米堤長水平動土壓力合力對計算截面的彎矩標(biāo)準(zhǔn)值(k

12、N m / m)：%土壓力合力標(biāo)準(zhǔn)值(kN / m),可按本規(guī)范式(5.2.3-9)或(5. 2.3-12) 計算確定：H計算截面以上培土高度(m)°5. 2荷載、地震作用及內(nèi)力計算5. 2. 2本條至第5. 2. 6條中的水平力和彎矩的計算公式，只適用于計算截面取在地面 線以上或地面線上的情況。至丁地面線以下的截面內(nèi)力，可根據(jù)地面線處的截面內(nèi)力進(jìn)行換 算確定。5. 2. 3防火堤內(nèi)培土靜壓力的計算公式是根據(jù)庫倫主動土壓力理論并按培土與水半夾角 為一B推導(dǎo)出來的。根據(jù)圖5. 2. 3,延長培土傾斜面交堤面延長線TA/點，分別計算堤 背為AB而填土面為水平時主動土圧力強(qiáng)度分布圖形ABC

13、,及以堤背為A' B而填土表面傾 角為一B時的主動土壓力強(qiáng)度分布圖形A' BD,這兩個圖形交丁-F點，則實際計算截面以上主動土圧力強(qiáng)度分布圖形可近似取圖中的ABDFA,它的面積就是主動土壓力久的近似值。 對于粉土、粉質(zhì)黏土及黏土，可將其內(nèi)摩擦角直接代入公式計算，即不考慮它們的黏聚力， 仍按無黏性土計算主動土圧力，這樣使計算簡化，并偏于安全。5. 2. 4規(guī)范給出的防火堤水平地震作用的計算方法分為下列兩種情況。1由于鋼筋混凝土堤的高厚比一般都大丁 4,在水平地震作用下，以彎曲變形為主。 本規(guī)范給出的計算公式(5. 2. 4-1)(5. 2.牛4)就是以純彎曲變形理論為基礎(chǔ)確定的。

14、為 了簡化計算，選用了比較簡單的振型函數(shù)(圖2)：圖2振型函數(shù)曲線該式滿圧下端的變形條件當(dāng)丄=0吋撓度y(0)=0 轉(zhuǎn)角'KT2H檢驗上端力的邊界條件，當(dāng)z=H時，12 2彎矩 *EI| x-h =EIa (蘇j) cos I=0,滿足。工°'不滿足。可見式(1)除口由端剪力不滿足力的邊界條件外，其他邊界條件均能滿足。pr卅*7 Z黑用能量法計算上式所表達(dá)的振動的固有頻率為:叫-竿+蓼)所以:S. 664 IE1m而按純彎曲懸瞽桿理論計算出的精確但為；3. 515 IEI甘4斎前者僅高出后者42%,故以式(1)作為振型函數(shù)來計算鋼筋混凝土防火堤的水平地震 作用，其精確

15、度能夠滿足工程要求。規(guī)范中式(52.牛1)的振型參與系數(shù)小由下式計算得出：鋼筋混凝土防火堤的基本周期一般都小于0. Is,考慮到地震反應(yīng)曲線在T】=00Is 之間的數(shù)值離散性較大，雖然現(xiàn)行抗震規(guī)范中將此區(qū)間加工成一條斜線，但實際上人為因素 較大，故為安全起見，本規(guī)范仍然取地震影響系數(shù)最大值CUx，偏于安全。2磚石砌體防火堤一般為變截面的懸臂結(jié)構(gòu)。其高厚比一般在24之間。經(jīng)過實算, 接近丁純剪切變形。規(guī)范中表達(dá)水平地震作用的分布值公式(5. 2. 4-5)就是按等截面純剪 切理論推導(dǎo)出來的，其振型函數(shù)為：(4)基本振型參與系數(shù)中由下式計算得出:CH弘=CHJo TTJ7 iwsln麗吐r_. 2 ®ms in znjdz oLri=1. 27 (5)系數(shù)mcg都是通過積分推導(dǎo)出來的，其表達(dá)式見式(6)式(9),也可以直接?xùn)吮疽?guī)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水半動液圧力的計算公式參照了室外給水排水和燃?xì)鉄崃こ炭拐鹪O(shè)計規(guī)范GB 50032-20