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解读GEO5_v18新增的三种中国抗震规范

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发表于 2014-10-27 14:23:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
  GEO5 中内置了三种不同的中国抗震设计规范:JTJ 004-89( 公路工程抗震设计规范),SL 203-97( 水工建筑物抗震设计规范),JTS 146-2012( 水运工程抗震设计规范)。所有这些规范都是基于 Mononobe-Okabe(物部-岗部) 理论的。中国规范和Mononobe-Okabe 理论的最大区别在于,中国规范中引入了综合影响系数Cz,且该系数将地震力折减了约 70% 左右。
  选择中国规范的优势在于,用户只需要选择相应的抗震设防烈度,软件就会自动设置好相应的地震系数、地震角等参数,而无需再查阅规范。
注:对于需要选择 GB 50330-2013(建筑边坡工程技术规范)作为抗震设计规范的用户,选择 JTJ 004-89,并保持除抗震设防烈度以外的其他参数不变即可。

  下面依次为大家介绍三种中国抗震设计规范之间的异同点,以帮助大家在设计时选择合适的抗震设计规范。
注:
1.关于中国抗震规范理论的详细介绍,请查阅《GEO5用户手册》中的“理论 – 土压力 – 地震的影响 – 依据中国规范计算地震荷载”章节或直接在任意挡墙模块的【地震荷载】界面中摁F1,自动定位到相关帮助文档。
2.这里介绍的是挡土墙设计中的中国抗震规范,边坡设计中的中国抗震规范基本类似,不过略有不同,详情请查阅《GEO5用户手册》中的“理论 – 土质边坡稳定分析 – 地震的影响”章节或直接在土坡模块的【地震荷载】界面中摁F1,自动定位到相关帮助文档。


1.JTJ 004-89 (中国公路工程抗震设计规范)
中国公路工程抗震设计规范(JTJ 004-89)中仅考虑水平地震作用。以下简称公路抗震规范。
(1).作用在结构上的地震力
  作用在结构上的地震力通过规范第3.1.5条计算得到:
1.png
其中: Eihw - 第 i 截面以上墙身重心处的水平地震荷载 [ kN/m ];
   Kh- 水平地震系数;
   Giw - 第 i 截面以上墙身的重力 [ kN/m ];
   Cz- 综合影响系数,通常取0.25;
   Ci- 地震作用重要性系数;
   ψiw - 水平地震荷载沿墙高的分布系数;
分布系数 ψiw的建议值(表 3.1.5):
2.png
  当墙高 H ≤ 12 m 时,不考虑分布系数,也就是说当墙高 H ≤ 12 m 时,参数 a 和 b 对计算结果没有影响。参数 a 是分布图的顶部值,参数 b 是分布图的底部值。

(2).地震土压力
  作用于挡土墙上的地震主动土压力按库伦公式计算,公式中土的容重γ ,土的内摩擦角 φ 和墙背与填土之间的摩擦角 δ ,均采用地震角 θ 分别修正为 γ / cos θ , φ - θ, δ + θ (相应规范中第3.1.6条)。
注:软件中,地震角 θ 可以自定义,也可以由选择的相应抗震设防烈度确定。
(3).地下水的影响
  依据中国抗震规范考虑地下水的影响与 Mononobe-Okabe 理论或 Arrango 理论中考虑地下水的影响基本相同,唯一的不同在于中国规范中采用综合影响系数Cz对地下水的影响进行了折减。

(4).地基抗震承载力
  地基的抗震承载力由相应规范第2.2.1条公式确定:
3.png
其中:  faE - 地基抗震承载力;
    ξa- 地基抗震承载力调整系数;
    fa- 修正后的地基承载力特征值;
  上面的计算公式和 GB 50011-2010 (建筑抗震设计规范)中的第4.2.3 条相同。


2 .JTS 146-2012  (中国水运工程抗震设计规范)
  中国水运工程抗震设计规范(JTS 146-2012)中仅考虑水平地震作用。以下简称水运抗震规范。
(1).作用在结构上的地震力
  和 JTJ 004-89 公路抗震规范中的计算方法一样。根据水运抗震规范中第5.2  条的规定,综合影响系数Cz的建议值为 0.2~0.5。
(2).地震土压力
  计算地震土压力时,水运抗震规范和公路抗震规范的唯一不同在于水运抗震规范可以考虑粘聚力对地震土压力的影响。
  地震土压力按照相应规范第5.3.1条和第5.3.2条计算。
注:软件中,地震角 θ 可以自定义,也可以由选择的相应抗震设防烈度确定。
(3).地下水的影响
  依据中国抗震规范考虑地下水的影响与 Mononobe-Okabe 理论或 Arrango 理论中考虑地下水的影响基本相同,唯一的不同在于中国规范中采用综合影响系数Cz对地下水的影响进行了折减。
(4).地基抗震承载力
  计算方法同公路抗震规范。

3 .SL 203-97 (中国水工建筑物抗震设计规范)
  中国水工建筑物抗震设计规范(SL 203-97)中既考虑水平地震作用,也可以考虑竖向地震作用。以下简称水工抗震规范。选择该规范时,地震角 θ 直接由地震系数推导得到,因此,软件中不需要输入地震角 θ 和水下地震角 θ’。
(1)作用在结构上的地震力
  作用在结构上的水平地震力的计算方法和公路抗震规范相同。作用在结构上的竖向地震力由相应规范第4.1.8条计算。
(2).地震土压力
  计算方法和公路抗震规范相同。唯一的不同在于,选择水工抗震规范时,抗震设防烈度下拉列表中没有提供“自定义 - 输入Kh ,θ ”选项。
(3)地下水的影响
  依据中国抗震规范考虑地下水的影响与 Mononobe-Okabe 理论或 Arrango 理论中考虑地下水的影响基本相同,唯一的不同在于中国规范中采用综合影响系数Cz对地下水的影响进行了折减。
(4).地基抗震承载力
  计算方法同公路抗震规范

4 .中国抗震设防烈度
  基于中国规范,软件提供了三种不同的方法用于设置抗震设防烈度。根据选择的方法,软件会自动设置水平地震系数Kh和地震角 θ 的值

17 度(0.1g),7 度(0.15g),8 度(0.2g),8 度(0.3g),9 度(0.4g):根据相应的规范,软件自动设置相应抗震设防烈度下的水平地震系数和地震角的值。
(2)自定义 – 输入Kh:Kh由用户输入,地震角 θ 由下式计算得到(SL 203-97 第 第 4.9.1  条)
4.png
(3)自定义 – 输入Kh,  θ:Kh和θ 均由用户输入。
注:第三种设置抗震设防烈度的方法只适用于 JTJ 004-89 和 JTS 146-2012。不同规范中抗震设防烈度对应的Kh和的 θ 值不同。


5 .依据中国抗震规范考虑地下水的影响
  地下水对地震作用的影响可以分为两部分:第一部分为对地震土压力的影响,第二部分为对地震动水压力的影响。和 Mononobe-Okabe 理论及 Arrango 理论中地下水的影响相同,依据中国抗震规范的地下水的影响也分为两种类型– 承压水(土体渗透性差)和自由水(土体渗透性好)。中国规范和 Mononobe-Okabe 理论的最大区别在于,中国规范采用综合影响系数Cz对地下水的影响进行了折减。
(1).承压水(土体渗透性差)
  该类型地下水适用于渗透系数 k 低于 1*10 -3cm/s 的低渗透性土体。当选择承压水时,将不考虑动水压力。和没有地下水的地震土压力相比,有地下水时,计算地震土压力的地震角θ 将被替换为水下地震角 θ’ 。确定水下地震角 θ’ 的方式有以下两种:

1)  依据抗震设防烈度 –  θ’ 的值由下表确定:
选择公路抗震规范 JTJ 004-89  时(表 3.1.6 ):
5.png
注:最新中国建筑边坡规范(GB 50330-2013)中采用和 JTJ 004-89 一样的水下地震角值。


选择水运抗震规范 JTS 146-2012  时(表 5.3.1 )
6.png
注:最新中国建筑边坡规范(GB 50330-2013)中采用和 JTJ 004-89 一样的水下地震角值。

  若抗震设防烈度选择“ 自定义 -  输入 Kh”或“ 自定义 -  输入Kh ,θ”时,软件将根据以下公式自动确定水下地震角的值:
7.png
2)  输入水下地震角 –  θ’ 的值由用户自定义:
  当选择该选项时,用户可以自定义水下地震角θ’ 的值。
注:当选择水工抗震规范 SL 203-97 时,用户不可以自定义θ’ 的值。
(2).自由水(土体渗透压性好)
  该类型地下水适用于渗透系数 k 高于 1*10 -1cm/s 的高渗透性土体。当选择自由水时,既考虑地下水对地震土压力的影响,也考虑地震动水压力。
对于自由水,有以下三种确定水下地震角θ’ 的方法:
1)依据抗震设防烈度 – 和承压水相同。
2)输入水下地震角 – 和承压水相同。
3)输入土粒比重 –  θ’ 的值由下式确定:
8.png
其中:
9.png
注:当选择水工抗震规范 SL 203-97 时,用户不可以自定义 θ’ 的值。

地震动水压力
  地震动水压力的计算方法取决于所选择的抗震规范。范选择公路抗震规范 JTJ 004-89  时按相应规范中第 4.2.11条计算:
11.png
其中:  Ew- 作用在结构上的总动水压力 [ kN ];
    Ci- 地震作用重要性系数;
    γw-水的重度 [ kN/m 3 ];
    d - 水深 [ m ]
作用在结构上的动水压力为均布力。
  选择水运抗震规范 JTS 146-2012 时按相应规范中第5.4.1条计算。
12.png
  选择水工抗震规范 SL 203-97 时按相应规范中第6.1.9 条计算。
14.png


6 .地震作用重要性系数 Ci
  公路抗震规范 JTJ 004-89  中建议的地震作用重要性系数Ci 的取值参照相应规范中(表 1.0.4):
15.png

  公路桥梁抗震设计细则 JTG/T B02-01-2008  中建议的地震作用重要性系数 Ci  的取值参照相应规范中(表3.1.4-2 ):
16.png


7 .地基抗震承载力调整系数ξa
  建筑抗震设计规范 GB 50011-2010  中建议的地基抗震承载力调整系数ξa表的取值参照相应规范中(表 4.2.3 ):
17.png
注:公路抗震规范 JTJ 004-89 中的建议取值(表 2.2.1)和上表取值相同。

  水运抗震规范 JTS 146-2012  中建议的地基承载力调整系数ξa的取值参照相应规范中(表 5.5.1 ):
18.png


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发表于 2014-10-28 16:19:13 | 显示全部楼层
楼主真心厉害!
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