强震区板桩结构成层土地震土压力的计算方法
地震力计算方法

地震力计算方法嘿,咱今儿就来聊聊地震力计算方法这档子事儿。
你说地震这玩意儿,就像个调皮捣蛋的小鬼,时不时地就出来闹腾一下,给咱生活带来不少麻烦。
那咱可得想办法弄清楚它的脾气,特别是这地震力,到底咋个计算呢。
咱先说说这地震力和啥有关哈。
就好比一辆车跑起来的力量,和车的重量、速度都有关系一样,地震力也和好多因素有关系呢。
比如说地震的强度,那肯定是越强的地震产生的力就越大呀,这不难理解吧。
还有建筑物本身的特点,是高楼大厦呢,还是矮矮的小房子,这可大不一样。
那怎么算这地震力呢?就有一些专门的方法啦。
就好像你要算一道数学题,有特定的公式和步骤。
有一种常见的方法叫底部剪力法,听着是不是有点怪?其实就是从建筑物的底部开始算,把各种因素都考虑进去,最后得出个大概的力的大小。
你想想看,要是咱能准确算出地震力,那不就像有了一双能提前看到危险的眼睛嘛。
咱就可以根据这个力的大小,来好好设计建筑物,让它更结实,更能抵抗地震的折腾。
这就好比给房子穿上了一层坚固的铠甲,地震来了也不怕。
还有一种方法叫振型分解反应谱法,哎呀,名字是长了点,但其实也不难理解。
就好像把一个复杂的东西拆分成好多小块,分别去研究,然后再综合起来。
这种方法能更精确地算出地震力,让咱的建筑设计更靠谱。
你说要是没有这些计算方法,那盖房子不就跟瞎碰运气似的。
万一地震来了,房子哗啦啦倒了,那可不得了。
所以啊,这些计算方法可重要着呢,就像咱们生活中的小窍门,能帮咱解决大问题。
咱平时生活中可能感觉不到地震力计算的重要性,可一旦地震来了,那可就是救命的本事啦。
建筑师们用这些方法设计出牢固的房子,不就是为了让我们能安心地住在里面嘛。
咱再回过头来想想,这地震力计算方法,就像是一个神秘的密码,等着我们去解开。
只有解开了这个密码,我们才能更好地和地震这个调皮小鬼打交道,让它不敢随便捣乱。
所以说呀,可别小瞧了这些方法,它们可是有着大用处呢!咱得好好琢磨琢磨,说不定哪天咱也能成个地震力计算的小专家呢!哈哈!。
(完整版)土力学土压力计算.doc

第六章挡土结构物上的土压力第一节概述第五章已经讨论了土体中由于外荷引起的应力,本章将介绍土体作用在挡土结构物上的土压力,讨论土压力性质及土压力计算,包括土压力的大小、方向、分布和合力作用点,而土压力的大小及分布规律主要与土的性质及结构物位移的方向、大小等有关,亦和结构物的刚度、高度及形状等有关。
一、挡土结构类型对土压力分布的影响定义:挡土结构是一种常见的岩土工程建筑物,它是为了防止边坡的坍塌失稳,保护边坡的稳定,人工完成的构筑物。
常用的支挡结构结构有重力式、悬臂式、扶臂式、锚杆式和加筋土式等类型。
挡土墙按其刚度和位移方式分为刚性挡土墙、柔性挡土墙和临时支撑三类。
1.刚性挡土墙指用砖、石或混凝土所筑成的断面较大的挡土墙。
由于刚度大,墙体在侧向土压力作用下,仅能发身整体平移或转动的挠曲变形则可忽略。
墙背受到的土压力呈三角形分布,最大压力强度发生在底部,类似于静水压力分布。
2.柔性挡土墙当墙身受土压力作用时发生挠曲变形。
3.临时支撑边施工边支撑的临时性。
二、墙体位移与土压力类型墙体位移是影响土压力诸多因素中最主要的。
墙体位移的方向和位移量决定着所产生的土压力性质和土压力大小。
1.静止土压力(E0)墙受侧向土压力后,墙身变形或位移很小,可认为墙不发生转动或位移,墙后土体没有破坏,处于弹性平衡状态,墙上承受土压力称为静止土压力E0。
2.主动土压力(E a)挡土墙在填土压力作用下,向着背离填土方向移动或沿墙跟的转动,直至土体达到主动平衡状态,形成滑动面,此时的土压力称为主动土压力。
3.被动土压力( E p)挡土墙在外力作用下向着土体的方向移动或转动,土压力逐渐增大,直至土体达到被动极限平衡状态,形成滑动面。
此时的土压力称为被动土压力 E p。
同样高度填土的挡土墙,作用有不同性质的土压力时,有如下的关系:E p> E0> E a在工程中需定量地确定这些土压力值。
Terzaghi( 1934)曾用砂土作为填土进行了挡土墙的模型试验,后来一些学者用不同土作为墙后填土进行了类似地实验。
土压力计算

第五节土压力、地基承载力和边坡稳定挡土结构物所承受的其后填土的侧向压力称为土压力。
根据挡土结构物的位移情况,如图12-5–1,土压力可以分为静止土压力、主动土压力和被动土压力。
静止土压力,图12-5-1(b)所示,当墙绝对不动,墙后土体因墙背的侧限作用而处于弹表示。
性平衡状态时,墙后土体作用于墙背上的土压力,称为静止土压力,以P主动土压力,当墙向前有微小移动(离开土)或转动时,见图12-5-1(a),随着位移或逐渐减小。
至土体濒于破裂,墙后土体处于主动极限平衡状态时,转角增大,土压力由P土压力达最小值。
此时由于土体推墙,土体处于主动状态,故称为主动土压力,以Pα表示。
被动土压力,当墙在外力作用下,产生向后的微小位移或转动,见图12-5-1(c),将土逐渐增大,至土体濒于破裂,墙后土体达被体向后推动,土体处于被动状态,土压力由P表示。
动极限平衡状态时,土压力达最大值,称被动土压力,以Pp不难看出,三种土压力之间存在如下关系:Pα< P0<P p图12-5-1(d)表示三种土压力的大小和相对位移的关系。
根据砂土试验表明主动土压力发挥所需的应变大约在1%~2%;而被动土压力发挥所需的应变大约在4%~5%。
(一)静止土压力计算当挡土墙绝对不动时,土体中的应力状态相当于自重下的应力状态。
此种应力状态下土体处于弹性平衡。
此时,作用于墙背上的土压力为静止土压力。
墙背后z深处的土压力强度用表示。
其值为:P在均质土层中,静止土压力强度分布为三角形,如图12-5–2,墙高为H的总土压力为(在挡土墙长度方向上取单位长度):。
土压力计算原理

库伦理论仅适用于直线型墙背,当墙背为折线形时不能直接采用 库 伦理论计算 全墙土压力, 这时应将上墙和下墙分别看做独立的墙背,分 别按库伦理论计算主动土压力,然后取两者的矢量和作为全墙的土压力。 计算上墙土压力时,不考虑下墙的影响,采用一般的库伦土压力公式 计算;若上墙背(或假想墙背)倾角较大,出现第二破裂面,则采用第二 破裂面法计算。 下墙土压力的计算方法比较复杂,目前普遍采用简化的计算方法,常 用的有延长墙背法和力的多边形法两种。
W
q
E B
R
1 E a h 2 2
滑裂面是任意给定的,不同滑裂面得到 一系列土压力E,E是q的函数,E的最大 值Emax,即为墙背的主动土压力Ea,所 对应的滑动面即是最危险滑动面。 根据高等数学中通过导数求极值的方 法,计算可得:
cos2 ( ) sin( ) sin( ) 2 cos cos( ) 1 cos( ) cos( )
-
H
E0
Ea
=
H
图2-3 静止土压力示意图
1~5%
1~5%o
静止土压力:挡墙位置不变,土内应力小于抗剪强度,此时土 体处于弹性应力平衡状态,墙后土压力介于主动、被动两者之 间。
路基支挡结构所承受的土压力类型要根据具体受力情况作出 判断,大多数情况下的支挡结构都具有向外移动或倾覆的趋势, 所以承受的土压力多是主动土压力。在设计中要根据“规范”取 一定的安全系数以保证墙背土体的稳定。 对于墙趾前土体的被动土压力,在支挡结构基础一般埋深的 情况下(埋深较大的抗滑挡墙除外),考虑到各种自然力和人畜 活动的影响,一般不计,作为安全储备。
已知地震力与破裂棱体自重的合力Wδ的大小和方向,并且假定地震条件下土体 的内摩擦角φ 与墙背摩擦角δ不变,则墙后破裂棱体上的平衡力系如下图a所示。 若保持挡土墙和墙后棱体位置不变,将整个平衡力系转动θδ角使Wδ处于竖直方向, 如下图b所示。由于没有改变平衡力系中三力之间的相互关系,即力三角形abc转动 前后没有发生改变(如下图c所示),所以这种改变不会影响Ea的计算。 由下图b可以看出,只要用 右侧各值取代γ、δ、φ时,地震 力作用下的力三角形Abc与一般 情况下的力三角形abc完全相似 ,可以直接采用一般库伦土压力 公式进行地震土压力的计算。
[经典算例]地震力到底是怎么算出来的
![[经典算例]地震力到底是怎么算出来的](https://img.taocdn.com/s3/m/8f2c9d3333d4b14e84246880.png)
[经典算例]地震力到底是怎么算出来的?今天我们举一个小例子,看一下抗震分析的具体步骤。
这个小例子并不是实际工程,只是一个课堂作业,所以有一定的简化,只是为了更好的掌握基本原理和概念。
实际的工程设计要复杂的多,但是基本步骤是类似的。
抗震设计的第一步是确定结构的抗侧力体系。
框架?带支撑框架?剪力墙?筒体?平面如何布置?立面是否连续?这些都是要考虑清楚的问题。
这个课堂作业采用的抗侧力体系是四榀钢筋混凝土框架。
只有这四榀混凝土框架承受侧向力,其余的梁柱不承受任何侧向力,角柱也不承受侧向力。
所有的南北方向的侧向力,都由沿南北方向的两榀框架承担,东西方向也同样如此。
虽然效率比较低,但是对于课堂作业来说,目的是更好的理解和掌握基本概念。
这样的结构体系没有空间作用,完全由平面框架承受水平侧向力,非常简单和直观,对于基本概念的理解很有帮助。
确定了结构体系之后,下一步就是要确定构件的尺寸。
因为四榀框架一模一样,结构平面正方形,完美对称,所以我们实际上只需要设计其中一榀就够了。
出于提高效能的考虑,我们可以让梁柱截面有规律的变化,低层大一些,上部小一些。
注意到,所有梁柱的宽度都是40 英寸,这是出于方便模板施工、降低人工费用的需要。
注意到,我们把所有的不承受侧向水平力、只承受竖向荷载的柱子都简化为最右边的这一根dummy column。
我们在part.1 里就说了,最重要的两个参数是质量和刚度。
下一步我们就是要知道这个房子有多重。
首先需要确定的是框架的载荷面积。
也就是说,这么大的楼层面积,有哪些荷载传给框架,哪些传给只承受竖向荷载的柱子。
为了知道房子的质量,光知道面积还不够,还得知道单位面积的质量。
所以我们得估算一下楼层单位面积的折算重量。
假设我采用这样的单向板楼面,主梁之间两根次梁,楼板采用4英寸厚的现浇板,那么我就能得出上面这样的竖向自重荷载。
事实上,我们还可以采用压型钢板组合楼板或者其它形式的楼面体系,可能会得到更小的自重。
土压力计算方法

第五章土压力计算本章主要介绍土压力的形成过程,土压力的影响因素;朗肯土压力理论、库仑土压力理论、土压力计算的规范方法及常见情况的土压力计算;简要介绍重力式挡土墙的设计计算方法。
学习本章的目的:能根据实际工程中支挡结构的形式,土层分布特点,土层上的荷载分布情况,地下水情况等计算出作用在支挡结构上的土压力、水压力及总压力。
第一节土压力的类型土体作用在挡土墙上的压力称为土压力。
一、土压力的分类作用在挡土结构上的土压力,按挡土结构的位移方向、大小及土体所处的三种平衡状态,可分为静止土压力E o,主动土压力E a和被动土压力E p三种。
1.静止土压力挡土墙静止不动时,土体由于墙的侧限作用而处于弹性平衡状态,此时墙后土体作用在墙背上的土压力称为静止土压力。
2.主动土压力挡土墙在墙后土体的推力作用下,向前移动,墙后土体随之向前移动。
土体内阻止移动的强度发挥作用,使作用在墙背上的土压力减小。
当墙向前位移达主动极限平衡状态时,墙背上作用的土压力减至最小。
此时作用在墙背上的最小土压力称为主动土压力。
3.被动土压力挡土墙在较大的外力作用下,向后移动推向填土,则填土受墙的挤压,使作用在墙背上的土压力增大,当墙向后移动达到被动极限平衡状态时,墙背上作用的土压力增至最大。
此时作用在墙背上的最大土压力称为被动土压力。
大部分情况下作用在挡土墙上的土压力值均介于上述三种状态下的土压力值之间。
二、影响土压力的因素1.挡土墙的位移挡土墙的位移(或转动)方向和位移量的大小,是影响土压力大小的最主要的因素,产生被动土压力的位移量大于产生主动土压力的位移量。
2.挡土墙的形状挡土墙剖面形状,包括墙背为竖直或是倾斜,墙背为光滑或粗糙,不同的情况,土压力的计算公式不同,计算结果也不一样。
3.填土的性质挡土墙后填土的性质,包括填土的松密程度,即重度、干湿程度等;土的强度指标内摩擦角和粘聚力的大小;以及填土的形状(水平、上斜或下斜)等,都将影响土压力的大小。
土压力计算

土压力理论主要研究挡土结构(挡土墙、桥台、码头板桩墙、基坑护壁墙等)所受土体侧压力的大小和分布规律。
在土与结构的相互作用下,挡土结构所受侧压力的总值,随着结构与土相对位移的方向和位移量而变化,侧压力的分布图形则随着结构的柔性变形和施工程序的不同而变化。
因此,土压力必须针对各种挡土结构的不同特性而采用不同的计算方法(见路基挡土结构)。
经典的土压力解析方法远自 C.-A.de库仑于1776年和W.J.M.兰金于1857年开始,基于以刚塑性模型为前提的极限平衡理论,至今仍广泛应用。
20世纪60年代以后,随着计算机和数值分析方法的发展,对土压力进行的分析探讨逐渐采用非线性模型和弹塑性模型,并考虑土与结构的共同作用,但至今仍处于研究阶段。
静止、主动和被动土压力天然土层中的竖直压应力等于其上覆地层的有效压应力σz,式中σv为任何一点的竖直压应力;γ为容重;z为该点距地面的深度。
土层内部v=γ在未受任何干扰时的水平压应力称为静止土压力σ0。
静止土压力与竖直压应力的比值称为静止土压力系数K0=σ0/σv。
正常固结土层的K0小于1,在砂土层中K0≈0.4,在粘土中K0介于0.4至0.8之间,在正常压密土层中可以用K0=1-sin嗞′(嗞′为土的有效内摩擦角)作为经验估算式。
但在超固结土层和用机械压实的填土层中,静止土压力系数可能大于1,甚至达到2以上,须另作具体的试验研究。
如果土层表面为水平的,挡土结构的背面垂直光滑并向离开土体的方向移动,则土与结构之间的侧压力逐渐减小。
当侧压力减至极限平衡状态时,土体开始剪裂,此时的侧压力为最小值,称为主动土压力σa。
与此相反,如果挡土结构向土体推挤,则土与结构之间的侧压力逐渐增大。
当侧压力增至极限平衡状态时,土体亦开始剪裂,此时的侧压力为最大值,称为被动土压力σp。
对于土中任一点的应力状态,其主动土压力、被动土压力和极限平衡条件的公式如下:主动土压力(1)被动土压力(2)极限平衡条件(3)式中σ1、σ3分别为最大和最小主应力;с、嗞分别为土的粘聚力和内摩擦角。
抗震动土压力计算

抗震动土压力计算
地震是一种常见的自然灾害,对建筑结构和地基工程造成的影响是不可忽视的。
在地震发生时,地基土体受到地震波的作用会产生动土压力,对建筑结构和地基工程的稳定性和安全性构成威胁。
因此,对地震时的土压力进行准确的计算是十分重要的。
在进行抗震动土压力计算时,需要考虑地震波的频率、振幅和方向等因素。
地
震波的作用会导致土体内部发生压缩、剪切等变形,从而产生土压力。
土压力的大小与地震波的特性、土体的性质、地下水位等因素密切相关。
一般来说,抗震动土压力计算可以采用静力方法和动力方法。
静力方法是指在
地震作用下土体的变形速度较小,可以将土体的变形视为静力过程进行计算。
而动力方法则考虑土体的惯性和阻尼作用,更为准确地描述了土体的动态响应。
在进行抗震动土压力计算时,需要首先确定土体的地震动力学特性,包括土体
的动弹性模量、阻尼比等参数。
然后根据地震波的特性,结合土体的性质和地下水位等因素,计算土压力的大小和作用方向。
抗震动土压力计算的结果可以为地震时的结构设计和地基工程提供重要的参考
依据。
通过合理的抗震动土压力计算,可以有效地提高建筑结构和地基工程的抗震性能,保障人们的生命财产安全。
总的来说,抗震动土压力计算是地震工程中的重要内容,对于建筑结构和地基
工程的设计和施工具有重要的指导意义。
只有通过科学的方法和准确的计算,才能确保建筑结构和地基工程在地震发生时具有良好的抗震性能,从而减少地震灾害对社会造成的损失。
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SUN Yi1 SUN Ying2 1.CCCC ̄FHDI Engineering Co. Ltd. Guangzhou 510230 China 2.Zhengzhou Railway Vocational and Technical College Zhengzhou 450052 China
Abstract The Mononobe ̄Okabe equation is widely used for determining seismic earth pressures but it is
Keywords high ̄earthquake zone sheet pile structure stratified soil seismic earth pressure generalized limit
equilibrium method
纵观世界各国规范中挡土墙的地震土压力的 计算规 定ꎬ 基 本 都 是 以 物 部 - 冈 部 ( Mononobe ̄ Okabeꎬ 简称 M ̄O) 公式为基础ꎬ 此公式成立的先 决条件为: 挡墙能够发生一定变形ꎬ 使主动土压 力发挥ꎻ 墙后回填土为非饱和不液化的无黏性均 质土ꎮ 对于重力式码头而言ꎬ 墙后一般回填中粗 砂或块石ꎬ 当用于地震区时ꎬ 一般都会处理到不 液化ꎬ 此公式完全适用ꎬ 但对于板桩码头ꎬ 墙后 多是在既含砂土又含黏土的非均质成层的原状土
从形式上看ꎬ 我国的规范最为完善ꎬ 将砂性 土与黏性土地震土压力计算公式统一起来ꎬ 但是 在实际国际工程中ꎬ 此做法并不被认可ꎮ 因为外 方认为我国规范未考虑到地震时土体本身的变化ꎬ 如地震时ꎬ 孔隙水压急剧上升ꎬ 土体来不及排水ꎬ 有效应力急剧下降的事实ꎬ 相反ꎬ 日本 OCDI 规范 对此就有考虑ꎬ 直接采用不排水抗剪强度指标ꎬ 这也是实际地震设计过程国外常用的指标ꎮ 据调 研ꎬ 中国规范规定的背景原因有 2 条: 1) 认为已 建工程在长期荷载作用下ꎬ 土体排水过程早已完 成ꎬ 设计中用固快指标即可ꎻ 2) 过去的几十年中 港工界对港工结构地震的认识不够ꎬ 认为地震是 天灾ꎬ 造成的破坏无法提前预估ꎬ 没有必要花费 精力进行深入研究ꎬ 抗震设计技术及方法落后ꎬ 提出的规定论据不足ꎮ
摘要: 物部-冈部公式广泛应用于地震作用下的土压力计算ꎬ 但因其适用条件的局限性ꎬ 不能用于板桩墙后既含砂土又
含有黏土的非均质土ꎬ 且国内外规范对此类成层土的地震土压力计算没有统一的规定ꎮ 总结国内外规范中成层土地震动土
压力计算方法ꎬ 找出其本质差异ꎬ 在前人研究基础上引进整体极限平衡方法ꎬ 结合 SLOPE 软件ꎬ 得出强震区板桩结构成层
上直接回填ꎬ 此公式无法继续使用ꎮ 针对此种情况ꎬ 各国规范有不同的规定ꎬ 如
中国 «水运工程抗震设计规范» 1 是直接把静力工 况的主动土压力公式中的主动土压力系数换为地 震时土压力系数ꎻ 日本 OCDI 规范 2 对黏性土和无 黏性土分开计算ꎬ 无黏性土依然是 M ̄O 公式ꎬ 黏 性土则相当于直接定义地震土压力系数为 1ꎬ 地震 时土体指标除了地震角ꎬ 只考虑土体的黏聚力 cꎻ 欧标 EN 1998 ̄5 3 的附录 E 中对地震土压力计算只
收稿日期: 2018 ̄07 ̄16 作者简介: 孙艺 (1981—) ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 高级工程师ꎬ 从事港口航道及海岸工程设计ꎮ
第2期
孙 艺ꎬ 等: 强震区板桩结构成层土地震土压力的计算方法
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考虑了无黏性土的计算采用 M ̄O 公式ꎬ 黏性土计 算未提及ꎻ NCHRP Report 611 4 早在 2008 年就提 出满足前述适用条件的挡土墙后地震土压力可采 用 M ̄O 公式ꎬ 对于条件之外的结构和土体建议采 用整体极限平衡方法 ( 简称 GLE 方法) ꎬ 而美国 2017 年版 AASHTO 规范 5 采纳了这一观点ꎮ 综上 所述ꎬ 对于强震区板桩结构成层土地震土压力的 计算ꎬ 迄今为止没有统一的做法ꎮ
土地震土压力的计算方法ꎬ 并通过海外强震区港口工程实例验证ꎬ 为同类工程提供参考ꎮ
关键词: 强震区ꎻ 板桩结构ꎻ 成层土ꎻ 地震土压力ꎻ 整体极限平衡法
中图分类号: U 656������ 1+ 12
文献标志码: A
文章编号: 1002 ̄ 4972(2019)02 ̄ 0056 ̄ 05
Calculation method for seismic earth pressure of stratified soil of sheet pile at high ̄earthquake zone
2019 年 2 月 第 2 期 总第 552 期
水运工程 Port & Waterway Engineering
Feb������ 2019 No������ 2 Serial No������ 552
强震区板桩结构成层土地震土压力的计算方法
孙 艺1ꎬ 孙 英2
(1������ 中交第四航务工程勘察设计院有限公司ꎬ 广东 广州 510230ꎻ 2������ 郑州铁路职业技术学院ꎬ 河南 郑州 450052)