[发明专利]基于地震位移的重力式挡土墙的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种挡土墙的设计方法。

背景技术

一般的挡土墙抗震设计采用伪静力方法，将地震动转化为惯性力进行稳定性验算，通过控制安全系数保证墙土体系的地震安全性。这种方法不能估算出墙体在地震作用下的位移，安全系数限值大多凭经验确定，究竟多大的安全系数对应着多大的位移是不清楚的。为了保证不发生过大的位移，只能提高安全系数限值。显然，在缺乏地震作用与挡土墙最终位移量之间关系的条件下，一味靠加大墙体重量提高安全系数是不经济的，而且也难以确保在设计地震作用下不发生过大的位移。因此基于容许位移的抗震设计方法是更为经济合理的方法。

现有的基于容许位移的抗震设计方法大多基于纽马克滑块法，设计中仅考虑墙体的滑动位移，不能考虑转动位移。震害调查表明，工程中常见尺度的挡土墙更容易产生向前倾斜的转动位移。另外，实际工程中挡土墙后的填土大多为粘土、粉质粘土或粘土夹石，都具有一定的粘聚性，纽马克方法不能考虑填土粘聚力对地震位移的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于地震位移的重力式挡土墙的设计方法，它可解决现有的挡土墙抗震设计方法没有考虑墙体的滑动位移和转动位移或仅考虑墙体的滑动位移而没有考虑转动位移致使挡土墙的设计许可位移与实际发生的位移相差很大的问题，以及位移过大、位移估计不足影响挡土墙的使用功能的问题。

本发明的目的是由以下步骤实现的：

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)]]>