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地震的影响

考虑地震时,主动土压力增加,被动土压力减小。软件中考虑地震作用时所使用的理论 (Mononobe-Okabe理论, Arango理论铁路工程抗震设计规范GB 50111-2006和建筑边坡工程技术规范GB 50330-2013水运工程抗震设计规范JTS 146-2012和公路工程抗震规范JTG B02-2013水电工程水工建筑物抗震设计规范NB 35047-2015 ,美国混凝土砌体规范NCMA-SRW)都是根据无黏性土(除JTS 146-2012和JTG B02-2013外)且无地下水影响的情况得到的,因此运用这些理论进行地震影响分析时软件假定所有输入的土层都为无黏性土。软件中考虑地震效应时并不考虑超载的影响,但是用户可以通过“作用力”界面加入超载作用对地震效应分析的影响(根据具体的超载种类而定)。

假定系数 kh 总是为正,因此,其作用效应对结构总是不利。系数 kv 可以为正或为负。当等效加速度 av 方向向下(从地表向下)时,作用在土楔上的惯性力 kv*Ws 则方向向上(使土楔有抬升趋势)。等效加速度 av(也即系数 kv)的值及惯性力 kv*Ws 都为正。显然,惯性力和加速度方向相反(当加速度方向向上 -av = -kv*g时,惯性力 -kv*Ws 使得土楔下压)。当进行地震荷载作用下的结构验算时,总是假定地震荷载的作用方向为最不利的方向。

对于支挡结构,可以忽略竖向等效加速度引起的惯性力 kv*Ws 的影响,此时输入 kv = 0

符号法则

地震引起的惯性力与土楔重力的合力方向是根据 khkv 得到,地震力和重力的合力与竖直线的夹角计算公式为:

其中:

kv

-

竖向地震加速度系数

kh

-

水平地震加速度系数

地震荷载作用下的土压力

地震荷载作用下的主动土压力增量(从结构底部算起)为:

其中:

γi

-

i 层土的容重

Kae,i

-

i 层土的主动土压力系数(考虑了静土压力和地震的影响)

Ka,i

-

i 层土的 Coulomb 土压力系数

hi

-

i 层土的的厚度

kv

-

竖向地震加速度系数

地震荷载作用下被动土压力的减少量(从结构底部算起)为:

其中:

γi

-

i 层土的容重

Kpe,i

-

i 层土的被动土压力系数(考虑了静土压力和地震的影响)

Kp,i

-

i 层土的 Coulomb 土压力系数

hi

-

i 层土的的厚度

kv

-

竖向地震加速度系数

主动土压力系数 Kae,i 和被动土压力系数 Kpe,i 是根据 Mononobe-Okabe 理论Arango 理论计算得到的。如果土体中存在地下水,软件也将考虑地下水的作用。

软件考虑地震对土压力的影响时,其基本假设是结构后面地表平直,与水平面夹角为 β。当地表不平直时,软件用近似的平直地形代替,如下图所示:

修正后的近似地形

地震力合力的作用点

软件自动将作用在支护结构上的地震力分布图的形心作为其合力的作用点,然而不同的理论建议的合力作用点各不相同,用户可以在 0,33 - 0,7HH 指结构的高度)之间选择合力的作用点。软件中的推荐值(默认值)为 0,66H。软件根据算出的地震力合力,在保持输入的地震力合力作用点和合力大小不变的情况下确定地震力的梯形分布形状。

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