[发明专利]一种扫描搜索土压力计算方法

权利要求书

1.一种扫描搜索土压力计算方法，包括如下步骤：

①建立坐标系，将墙后坡面及路基面按给定间距进行分段，包括坡面变坡点、荷载边缘、荷载内、荷载外关键点，以墙踵O点为坐标原点建立坐标系，计算扫描搜索界限，依次得到若干坐标点集合{A₀,A₁,......,A_n}，即{(x₀,y₀),(x₁,y₁)......(x_n,y_n)}；假定墙踵O点与路基面交于点A_i(x_i,y_i)，连接OA_i两点，得到假定破裂面OA_i；

②求取破裂棱体的自重及重心，利用坐标法计算假定破裂面OA_i与墙背形成的破裂棱体的自重及重心点坐标，按如下步骤进行：

(2.1)按逆时针方向，依次计算各微段三角形面积OA_nA_n-1,......,OA₂A₁,OA₁A₀并求和，得到破裂棱体自重W_soil，按如下公式计算：

式中：W_soil为破裂棱体的自重，S为破裂棱体的面积，γ为墙后岩土重度，n为坐标点个数；

(2.2)计算破裂棱体重心(C_x,C_y)，按如下公式计算：

式中：C_x为破裂棱体重心横坐标，C_y为破裂棱体重心纵坐标，(x_k,y_k)为各微段三角形点坐标；

③求取荷载自重及其在路基面上的作用点，当假定破裂面与墙背间的路基面上存在荷载时，求取其荷载自重及地面点坐标；当破裂面与墙背间的路基面上无荷载时，将自重取为0；

④计算土压力及作用点位置，根据库仑土压力通用公式，计算破裂棱体及荷载产生的土压力及其作用点，按如下步骤进行：

(4.1)计算破裂棱体自重及破裂棱体上的荷载产生的自重之和及总重心坐标；

(4.2)根据墙背形式计算墙背土压力及作用点；

⑤重复步骤②～步骤④，依次计算所有破裂面OA₀,OA₁,......OA_n所产生的库仑土压力，从所有破裂面OA₀,OA₁,......OA_n所产生的土压力或倾覆力矩中，选出最大值。

2.如权利要求1所述的一种扫描搜索土压力计算方法，其特征是：所述步骤(4.2)中，直线型及折线型墙背土压力及作用点按如下公式计算：

E_y＝E_x tan(δ-α)

Z_y＝Z_x·tanα

式中：E_x为墙背所承受的水平土压力，W为破裂棱体的重力及破裂面以内的路基面上荷载产生的重力，θ_i为墙背岩土内产生的破裂面与竖直面的夹角，为墙背岩土综合内摩擦角，δ为墙背摩擦角，α为墙背倾角，E_y为墙背所承受的竖向土压力，为总形心点与破裂面水平交点横坐标，x_c为总形心点横坐标，Z_x为土压力的水平分力到墙踵O点的距离，Z_y为土压力的竖向分力到墙踵O点的距离。

3.如权利要求1所述的一种扫描搜索土压力计算方法，其特征是：所述步骤(4.2)中，折线型下墙背土压力作用点通过破裂棱体形心在下墙的投影求出，折线型下墙背土压力按如下公式计算：

E_2y＝E_2x tan(δ₂-α₂)

式中：E_2x为折线型下墙背所承受的水平土压力，E_2y为折线型下墙背所承受竖直向土压力，W₂为破裂棱体的重力及破裂面以内的路基面上荷载产生的重力，R₁为折线形上墙背反力，β_i为上墙第一破裂角，θ为下墙背岩土内产生的破裂面与竖直面的夹角，δ₂为下墙背摩擦角，α₂为下墙背倾角,为墙背岩土综合内摩擦角。