根据地震系数法的抗震设计.docx
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根据地震系数法的抗震设计
第4章根据地震系数法的抗震设计
4.1地震系数法采用的设计水平地震系数
用于地震系数法的设计水平地震力系数根据式(4.1.1)计算得出。
但用式(4.1.1)算出的值低于0.1时则取0.1。
kh=czkh0(4.1.1)
其中:
kh:
地震系数法采用的设计水平地震系数(取小数点后2位)
kh0:
为地震系数法采用的设计水平地震系数的标准值,见表-4.1.1。
cz:
3.5节中规定的地区修正系数。
但是,计算土的重量引起的惯性力和地震时土压力时,设计水平地震系数的标准值kh0对
类、
类、
类地基,分别取0.16,0.2和0.24。
表-4.1.1地震系数法采用的设计水平地震系数的标准值kh0
地基类别
相对于固有周期T(s)的Kh0的值
类
T<0.1
kh0=0.431T1/3
但是,kh00.16
0.1T1.1
kh0=0.2
1.1 类 T<0.2 kh0=0.427T1/3 但是,kh00.2 0.2T1.3 kh0=0.25 1.3 类 T<0.34 kh0=0.430T1/3 但是,kh00.24 0.34T1.5 kh0=0.3 1.5 解说: 因地振动引起的桥梁的反应,依地振动的强度,周期特性,持续时间,地基类别,桥的结构形式,尤其是基础结构形式的不同而不同。 制定设计水平地震系数的标准,就是考虑了这些因素,并沿袭了以往的抗震设计篇(90年2月)中设计地震系数的规定。 设计水平地震系数的标准值,是综合了以往的惯例与经验上的事实,并分析了我国观测到的394份(成分)的强震记录求出的各类地基的加速度反应波谱曲线,考虑了近年的地震造成的桥梁受损特征、观测与实验的结果而制定的。 将表-4.1.1图示,则为图-解4.1.1。 为计算土的重量引起的惯性力或地震时土压力,设计水平地震系数的标准值kho对 类、 类和 类地基分别取0.16,0.2和0.24。 这是因为桥的振动对由土的重量引起的惯性力、地震时土压力没有很大影响。 根据式(4.1.1)计算设计水平地震系数时,下限值取为0.1。 其理由是将设计水平地震系数通过地区修正系数修正求出设计水平地震系数一旦低于0.1,就不能有效地防止桥梁的地震损害。 4.2用于地震系数法的地震时土压力 把地震时土压力作为分布荷载。 荷载强度通过式(4.2.1)、式(4.2.2)计算得出。 主动土压强度 (4.2.1) 被动土压强度 (4.2.2) 式中PEA: 在深度x的地震时主动土压强度; PEP: 在深度x的地震时被动土压强度; KEA: 地震时主动土压系数; KEP: 地震时被动土压系数; γ: 土的单位体积重量(tf/m3); x: 土压力PEA、PEP作用于壁面的深度(m); c: 土的粘结力(tf/m2); q’: 地震时的地表载重荷载(tf/m2); φ: 土的抗剪角(度); α: 地表面与水平面间的夹角(度); θ: 壁背面与垂直面的夹角(度); δE: 壁背面与土之间的壁面摩擦角(度); θ0: tan-lkh(度); kh: 4.1中规定的地震系数法的设计水平地震系数。 但是,φ±α-θ0<0时sin(φ±α-θ0)=0。 还有q’是地震时确实起作用的荷载,不包括动荷载。 图-4.2.1中的N-N面是与壁背面垂直的面。 此处使用的角度以逆时针转动为正。 条文式中的壁背面与土之间的壁面摩擦角δE,按下部结构篇3.2.3的规定采用。 4.3用于地震系数法的地震时动水压力 对于与水接触的下部结构,必须考虑地震时动水压力。 地震时,动水压力的作用方向,要与3.3.1中规定的上部结构的惯性力的作用方向一致。 (l)作用于仅单侧有水的壁状结构物的地震时动水压力 作用于仅单侧有水的壁状结构物的地震时动水压力及其作用位置,按照式(4.3.1)及式(4.3.2)计算得出(参见图-4.3.1)。 (4.3.1) (4.3.2) 式中P: 作用于结构物的地震时动水压力(tf); kh: 4.1中规定的地震系数法的设计水平地震系数; w0: 水的单位体积重量(tf/m3); h: 水深(m); hg: 地基面至地震时动水压力的合力作用点的距离(m); b: 垂直于地震时动水压力的作用方向的躯体宽度(m)。 (2)作用于周围完全被水包围的柱状结构物的地震时动水压力 作用于周围完全被水包围的柱状结构物的地震时动水压力及其作用位置,按照式(4.3.3)及式(4.3.4)计算得出(图-4.3.2参照)。 时 (4.3.3) (4.3.4) 式中P: 作用于结构物的地震时总动水压力(tf); kh: 4.1中规定的地震系数法用的设计水平地震系数; w0: 水的单位重量(tf/m3); h: 水深(m); hg: 地基面至地震时动水压力的合力作用点的距离(m); b: 垂直于地震时动水压力的作用方向的躯体宽度(m); a: 动水压力作用方向的躯体宽度(m); A0: 下部结构的截面积(m2)。 解说: 在水中的下部结构或与水相接触的下部结构,虽然在地震时受到水的复杂的影响,但抗震设计上一般把与振动加速度成比例的力作为水的动水压力来处理。 (l)如桥台那样的仅单侧有水的壁状结构的地震时动水压力,是以与水库有关的Westergaard式为基础的。 这种情况下,地震时动水压力就如在静水压力的作用方向及相反方向(蓄水池方向)上,增减静水压力那样起作用。 因此,在静水压力的作用方向上,是(静水压力)+(地震时动水压力)作为合水压起作用,在蓄水池方向上是(地震时动水压力)-(静水压力)的合水压起作用。 这样壁状结构物的抗震计算,在静水压力的作用方向上考虑惯性力的同时还要考虑静水压力和地震时动水压力。 另一方面,在蓄水池方向上,则考虑惯性力及土压力而忽略静水压力及地震时动水压力。 蓄水池方向上之所以忽视静水压力及地震时动水压力,是考虑设计上的安全。 (2)对于柱状结构物的地震时动水压力,考虑到因水包围从而水压不高,所以作了如式(4.3.3)及式(4.3.4)的规定。 柱状结构物的抗震设计中研究结构物整体的稳定时,设静水压力在结构物的前后是保持平衡的,只考虑地震时动水压力。 式(4.3.3)及式(4.3.4)是後藤土歧提出来的,在b/h大于4的范围,从安全考虑该式与b/h无关。 此外,软弱土层及液化土层的地震时动水压力,在设计上不考虑。
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- 根据 地震 系数 抗震 设计