[发明专利]一种衡重式挡土墙的主动土压力确定方法

权利要求书

1.一种衡重式挡土墙的主动土压力确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定衡重式挡土墙结构和墙背填土参数；

S2、根据衡重式挡土墙结构，计算衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面剪切角；

S3、根据衡重式挡土墙结构、墙背填土参数和第一破裂面剪切角，构建力多边形闭合的静力平衡方程，并计算得到衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面倾角和第二破裂面倾角；

S4、基于计算所得的衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面倾角和第二破裂面倾角，计算得到第一破裂面土压力和第二破裂面土压力；

S5、根据第二破裂面与上墙背间的衡重台上土体的自重，计算衡重式挡土墙上墙背土压力和衡重台土压力；

S6、根据下墙破裂棱体的自重，计算衡重式挡土墙下墙破裂面倾角及下墙背土压力；

所述步骤S1中确定衡重式挡土墙结构和墙背填土参数，包括：

量测确定的衡重式挡土墙的上墙高度H₁、下墙高度H₂、衡重台宽度L、上墙背倾角α₁和下墙背倾角α₂、墙顶以上路堤边坡高度h和边坡倾角λ；

以及采用土工试验获得的墙背土体容重γ、综合内摩擦角墙土摩擦角δ；

所述步骤S2中计算衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面剪切角，包括：

根据墙顶以上路堤边坡高度h，计算上墙破裂棱体的第一破裂面剪切角发挥系数η：

η＝0.841-0.478e^-0.505h

根据综合内摩擦角计算上墙破裂棱体的第一破裂面剪切角ζ：

且h≤8m。

2.根据权利要求1所述的衡重式挡土墙的主动土压力确定方法，其特征在于，所述步骤S3中构建力多边形闭合的静力平衡方程，并计算得到衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面倾角和第二破裂面倾角，包括：

构建力多边形闭合的静力平衡方程：

其中，W′为基于破裂棱体自重，R₁为第一破裂面土压力，E′为第二破裂面土压力，ζ为第一破裂面土压力R₁及与法线夹角，为第二破裂面土压力E′及与法线夹角，β、α分别为衡重式挡土墙上墙破裂棱体的第一破裂面倾角和第二破裂面倾角；

将静力平衡方程对β、α求导，得到极限方程，求解极限方程以求解得到β、α。

3.根据权利要求2所述的衡重式挡土墙的主动土压力确定方法，其特征在于，所述步骤S5中计算衡重式挡土墙上墙背土压力和衡重台土压力，包括：

根据第二破裂面与上墙背间的衡重台上土体的自重W、第二破裂面土压力E′及与法线夹角衡重台土压力P、上墙背土压力E₁，构建力多边形闭合的静力平衡方程组：

求解该力多边形闭合的静力平衡方程组，以得到上墙背土压力E₁和衡重台土压力P。

4.根据权利要求3所述的衡重式挡土墙的主动土压力确定方法，其特征在于，所述步骤S6中计算衡重式挡土墙下墙破裂面倾角θ和下墙背土压力E₂，包括：

根据下墙破裂棱体的自重W″、第一破裂面土压力R₁及与法线夹角ζ、下墙破裂面土压力R₂及与法线夹角θ、下墙背土压力E₂及与法线夹角δ₂，构建力多边形闭合的静力平衡方程组：

对该力多边形闭合的静力平衡方程组的θ求导，以得到极限方程，求解极限方程得到下墙破裂面倾角θ，将下墙破裂面倾角θ代入该静力平衡方程组，以得到下墙背土压力E₂。