摘要：在水工建筑物的抗震設計過程中，地震主動動土壓力計算問題較復雜，在工程實際中計算方法一不。通過總結各種計算方法，提出計算地震主動動土壓力的意見。

關鍵詞：水工建筑物 地震 動土壓力 規范

１問題的提出 當水工建筑物修筑在地震烈度７°（含７°）以上區域時，應進行抗震計算，以保證工程的正常運行。為做好水工建筑物抗震設計，水利部先后兩次編制《水工建筑物抗震設計規范》，即ＳＤＪ－７８（試行）和ＳＬ２０３－９７。 在執行規范ＳＬ２０３－９７過程中，發現４．９．１地震主動動土壓力計算公式中，對主動動土壓力系數Ｃｅ取值的提法值得商榷。 ２地震主動動土壓力計算 《水工建筑物抗震設計規范》ＳＬ２０３－９７中給出的地震主動動土壓力代表值計算公式為： 式中Ｆｅ——地震主動動土壓力代表值 ｑｏ——土表面單位長度的荷重 Ψ１——擋土墻面與垂直面夾角 Ψ２——土表面和水平面夾角 Ｈ——土的高度 γ——土的重度的標準值 φ——土的內摩擦角 θｅ——地震系數角 δ——擋土墻面與土之間的摩擦角 ζ——計算系數，動力法計算地震作用效應時取１．０，擬靜力法計算地震作用效應時一般取０．２５，對鋼筋混凝土結構取０．３５并規定，公式中的Ｃｅ應取式（２）中按“＋”、“－”號計算結果中的大值 ３墻后填土為水平面時主動土壓力系數應小于１ 主動土壓力按庫倫理論計算，墻后填土是砂土，只有內摩擦角φ，沒有凝聚力Ｃ（若考慮凝聚力Ｃ的影響，則通過加大內摩擦角的辦法，即采用“等值內摩擦角φ０”將凝聚力Ｃ包括進去），因此主動土壓力系數是與土的內摩擦角φ密切相關的。在墻后填土為水平面，砂性土內摩擦角φ為１５°～５０°時，主動土壓力系數應小于１。 ３．１地震主動動土壓力系數Ｃｅ計算公式中的明顯不合理 在ＳＬ２０３－９７中４．９．１條地震主動動土壓力公式中，主動土壓力系數Ｃｅ值的大小關鍵在于，規范要求取“＋”、“－”號計算結果中的大值。此種提法不妥，因為采用時，Ｃｅ值肯定會大于１。 （１）地震主動動土壓力與靜土壓力計算不同，在于水工建筑物遭遇地震時主動動土壓力要考慮地震系數角θｅ的影響，θｅ是隨著地震烈度的大小而變化，其公式為：

式中ζ——計算系數，一般取０．２５，對鋼筋混凝土結構取０．３５ αｈ——水平向設計地震加速度 αｖ——豎向設計地震加速度，應取２／３×ａｈ 現將不同地震列度的θｅ值計算如表１，可供抗震設計時應用。

可見，當Ｃｅ取“－”號時得２．８８９１，數值不確切。 在進行抗震設計時，應將庫倫公式中的土容重γ，土的內摩擦角φ和墻面與土之間的摩擦角δ，均按地震基本烈度對應的地震系數角θｅ，分別修正為λ／ｃｏｓθｅ，φ－θｅ。 （２）取地震烈度７°，土的內摩擦角φ為２２°，１１°，其余Ψ１、Ψ２為零的情況下，分析對Ｃｅ值的影響。不同φ值的Ｃｅ值計算如表２。

可見，Ｃｅ在采用時，其結果毫無實用價值。 ３．２動土壓力與靜土壓力比值分析。 地震主動動土壓力包括靜土壓力和動土壓力，用兩者比值分析地震動土壓力系數Ｃｅ采用的正確性。 （１）利用公式分析 已知地震主動動土壓力系數為０．４３１８，而靜土壓力系數 （２）利用ＳＤＪ－７８（試行）中公式核算 按公式 式中Ｃｅ——地震動土壓力系數，取４．０ Ｃｚ——綜合影響系數，取１／４ ｋＨ——水平向地震系數，７°度地震時為０．１ φ——內摩擦角，２２° Ｅ——靜土壓力 動土壓力與靜土壓力比值為４％。 （３）利用ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式的編制說明近似估算主動動土壓力值和其比值。 經過對某工程實例計算后，動土壓力與靜土壓力比值為５％。

已知條件：扶壁式檔墻，墻長２０ｍ；墻底寬８．０ｍ，墻后填土水平高度７．５ｍ；填土等值內摩擦角２２°；翼墻墻面與土之間外摩擦角為１１°。墻后水深６．７８ｍ土飽和容重為１８．２ｋｎ／ｍ３，遇７°地震時取地震系數角為１．４６°。 由表３ 可看出ＳＬ２０３－９７與ＧＢ５０２８６－９８地震主動動土壓力數值極其相近，但ＳＬ２０３－９７動土壓力僅占靜土壓力的２．８％。其原因在于ＳＬ２０３－９７中４．９．１－１公式含有數值。 當墻后填土表面為水平，且墻面無外荷，墻面與垂直面夾角（Ψ或α）為零時，簡化計算公式如下：

慮０．９８３３影響，計算結果為２４８６．５ＫＮ≈２４８７．３ＫＮ（ＧＢ５０２８６－９８），其動土壓力與靜土壓力比值亦為４．６％。 另外再分析ＳＬ２０３－９７中４．９．１－１公式，計算系數ζ取０．２５和０．３５對地震主動動土數值的影響，見表５。

當ζ為０．３５時，地震角取２．０５°，則Ｃｅ值為０．４３９７，，和當ζ為０．２５時，地震角取１．４６°，則Ｃｅ值為 明計算系數區分０．２５和０．３５實際意義不明顯。 ５結語 （１）經過分析計算，在采用ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式進行抗震設計時，地震主動動土壓力系數Ｃｅ應只取值計算，這和《堤防工程設計規范》ＧＢ５０２８６－９８、《港口工程技術規范》（１９８７年）、《水運工程建筑物抗震設計》ＪＴＪ２０１－８４及《水工設計手冊》第七卷擋土墻部分的規定相一致。 （２）在采用ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式時，計算系數不再區分０．２５和０．３５。 （３）建議ＳＬ２０３－９７中４．９．１公式與《堤防工程設計規范》ＧＢ５０２８６－９８中當地震設防時主動動土壓力庫倫公式相統一。

(１)甘維義，甘城．《水工設計手冊》[Ｓ]．水利電力出版社，１９８２． (２)馮國棟等．《土力學地基與基礎》[Ｍ]．中國工業出版社，１９６３． (３)《水工建筑物抗震設計規范》ＳＬ２０３－９７[Ｓ]．水利電力出版社， １９９８． (４)《水工建筑物抗震設計規范》ＳＤＪ１０－７８[Ｓ]．水利電力出版社， １９７８． (５)《水運工程水工建筑物抗震設計規范》ＪＴＪ２０１－８４[Ｓ]．人民交通出版社，１９８４． (６)《港口工程技術規范》[Ｓ]．人民交通出版社，１９８７．