[发明专利]重力式挡土墙设计方法及装置

说明书

本发明提供了一种重力式挡土墙设计方法及装置，属于边坡防治工程领域。该重力式挡土墙设计方法包括：建立土体统计参数特征信息；简化重力式挡土墙模型以及确定边坡失稳模式；根据工程精度要求，对重力式挡土墙的断面尺寸进行离散处理；确定抗滑移稳定性系数和抗倾覆稳定性系数；采用响应面法并结合迭代法计算独立失稳概率；计算系统失稳概率；根据得到的上底宽度和对应的下底宽度数据计算满足目标可靠度要求的上底宽度a与下底宽度b之和的最小值。基于可靠度理论，进行相应参数下重力式挡土墙可靠度的计算，在所有结果中筛选得到最经济且满足结构可靠度要求的截面尺寸，使得重力式挡土墙的设计方案更加合理。

技术领域

本发明涉及边坡防治工程领域，具体而言，涉及一种重力式挡土墙设计方法及装置。

背景技术

重力式挡土墙是一种常见的边坡防护结构，其是依靠墙体自身重力来抵抗土体侧压力的挡土墙。

目前在重力式挡土墙的相关设计中，在稳定性计算方面中仍然采用定值计算法进行，无法考虑岩土体参数的不确定性及其相关关系，导致重力式挡土墙的设计结果过于保守，从经济方面考虑并不合理。

发明内容

本发明提供了一种重力式挡土墙设计方法，旨在改善现有的重力式挡土墙的设计，使得重力式挡土墙的参数设计更加经济合理。

第一方面，本发明实施例提供了一种重力式挡土墙设计方法，包括如下步骤：

建立土体统计参数特征信息：确定重力式挡土墙设计参数中的随机变量，统计随机变量的数据且获得随机变量的均值和标准差以及随机变量相关系数，确定随机变量的分布形式；

简化重力式挡土墙模型以及确定边坡失稳模式：将重力式挡土墙的断面简化成梯形，将边坡的失稳模式分为滑移型失稳模式和倾覆型失稳模式并分别确定滑移型失稳模式和倾覆型失稳模式的功能函数，

其中，假设重力式挡土墙的墙身沿基底不产生滑动破坏，重力式挡土墙抗滑移功能函数的数学表达式为：

PF_滑动＝bCa-P_ah式-1

式1中:b为重力式挡土墙的下底宽度，Ca为土体的粘聚力，P_ah为沿水平方向的土压力分力；

假设重力式挡土墙的墙身不产生绕墙趾的倾覆破坏，重力式挡土墙的抗倾覆功能函数的数学表达式为：

式2中：W₁＝0.5γ_墙(b-a)H；W₂＝γ_墙aH；a，H分别为重力式挡土墙的上底宽度和高度；γ_墙为重力式挡土墙的重度；

根据工程精度要求，对重力式挡土墙的断面尺寸进行离散处理，获得重力式挡土墙的上底宽度a和对应的下底宽度b离散数据；

确定抗滑移稳定性系数和抗倾覆稳定性系数：

其中，抗滑移稳定性系数的数学表达式为：

F_抗滑＝F_R/F_s 式-5

式5中:F_抗滑为抗滑移稳定性系数，F_R和F_s分别为抗滑力和滑动力；

根据式5推导出抗滑移稳定性系数的数学表达式为：

F_抗滑＝F_R/F_s＝bCa/P_ah 式-6

抗倾覆抗倾覆稳定性系数的数学表达式为：