[发明专利]基于地震位移的重力式挡土墙的设计方法

权利要求书

1.一种基于地震位移的重力式挡土墙的设计方法，其特征在于它是按照以下步骤实现的：

步骤一、根据静荷载条件设计挡土墙截面；

步骤二、选取墙顶处容许位移为[Δ]＝300·k_h，其中k_h为水平向地震系数；

步骤三、建立墙体运动方程的数学模型，通过对墙体运动方程进行数值积分计算出墙体转角θ和水平向滑动位移x，墙体的运动方程如下：

mmhmhI+mh2x··θ··+cs00cφx·θ·+ks00kφxθ=mx··g+(PAE-PA)cos(δ+α)mhx··g+[0.5Hcos(δ+α)-esin(δ+α)](PAE-PA)]]>

其中上述方程中m为墙体质量，I为墙体转动惯量，H为墙体高度，h为墙体重心高度，e为重心到墙踵的水平距离，α为墙背倾角，β为填土坡角，δ为墙和填土间摩擦角，k_s为地基提供的抗滑移刚度系数，k_为地基抗转动刚度系数，C_s为滑移阻尼系数，C_为转动阻尼系数，x_g为工程场地地震安全性评价提供的加速度时程，P_AE为地震主动土压力，P_A为静主动土压力。

建立地震主动土压力的数学模型，地震主动土压力P_AE具体计算公式如下：

PAE=H2γ‾saKsa1+Hc‾sa-2HKsa2cosα×(γ‾saHsin(φ+δ)cos(α+δ+φ-β)+(k+c)cosδcos(α+δ+ρ))]]>

×(γ‾saHcos(α+δ+ρ)sin(φ-β-ρ)cos(α+δ+φ-β)+ccos(β+ρ))]]>

γ‾sa=12γcos(α-β)cosρcosα+qcos(β+ρ)Hcosρ+csin(α+δ-β)Hcos(α+β-ρ)]]>

c‾sa=(k+c)cosδsin(φ-β-ρ)+ccos(β+ρ)sin(φ+δ)cosαcos(α+δ+ρ)cos(α+δ+φ-β)+(k+c)sin(α+ρ)cosαcos(α+δ+ρ)]]>

Ksal=cos(α-β)cos(α+δ+ρ)+sin(φ+δ)sin(φ-β-ρ)cosαcos2(α+δ+φ-β)]]>

Ksa2=cos(α-β)cos(α+δ+φ-β)]]>

其中ρ为地震角，ρ＝tan^-1k_h，k_h为水平向地震系数；q为填土上作用的均布超载，γ为填土重度，φ为填土内摩擦角，c为填土粘聚力，k为墙背与填土之间的粘聚力；K_sa1、K_sa2为与墙土体系几何物理参数以及地震动有关的系数。

步骤四、建立墙顶处地震计算位移的数学模型：Δ＝x+θH，得出墙顶处地震计算位移Δ；

步骤五、比较墙顶处地震计算位移Δ与容许位移[Δ]，如果Δ＞[Δ]，增加挡土墙底边宽度w，重新回到以上所述步骤进行计算，如此循环，直到Δ≤[Δ]为止。

2.根据权利要求1所述的基于地震位移的重力式挡土墙的设计方法，其特征在于在步骤五中将挡土墙底边宽度w增加300mm。