[发明专利]一般情况下确定主动土压力合力和压力合力作用点的方法

说明书

技术领域

本发明涉及主动土压力的计算，具体指一种一般情况下确定主动土压力合力和压力合力作用点的方法，本方法适用于交通、水利、市政、建筑等部门中刚性挡土墙的设计计算，属于岩土工程技术领域。

背景技术

挡土墙上土压力的计算是经典的土力学课题，通常采用朗肯土压力理论和库仑土压力理论来进行分析。Coulomb土压力理论是法国学者Coulomb于1773年在其力学论文论极大和极小法则在建筑力学中的应用中提出的，距今已200多年了，由于其概念简洁，使用方便，现在仍在重力式挡土结构设计中和工程界得到广泛应用。

目前多个规范均采用库仑土压力理论或采用修正的库仑土压力理论计算刚性挡土墙的土压力大小及合力作用点，并作相应的挡墙设计计算。库仑土压力理论假定极限状态时，墙后土体形成一滑动土楔体，通过其静力平衡条件求得土压力合力。库仑主动土压力及修正的库仑土压力计算公式只适用于墙后土体坡面为倾斜平面，坡面上作用有均布荷载的刚性挡土墙情况。但在实际工程中，往往墙后土体坡面不平整，坡面上的荷载也不一定均布，这种情况对于主动土压力的大小和作用点位置有显著的影响，因此，研究一种符合实际的主动土压力计算方法，对于科学合理地指导挡土墙的设计，具有重要的现实意义。

发明内容

针对上述库仑土压力计算方法的不足，本发明的目的是提供一种一般情况下确定主动土压力合力和压力合力作用点的方法，本库仑主动土压力计算方法适合于挡墙墙背倾斜，墙后为黏性土体，坡面起伏，且有非均匀超载等一般情况，这些一般情况往往是我们实际中遇到最多的情形。

本发明的技术方案是这样实现的：

一般情况下确定主动土压力合力和压力合力作用点的方法，按如下步骤进行，

(1)挡土墙及墙后土体几何要素的确定；包括挡土墙墙背倾斜角α，墙高H，墙后土体坡面起伏情况，用y＝g(x)拟合；

(2)墙体土体物理力学参数的确定；包括墙后土体的重度γ，内摩擦角φ及内聚力c，挡土墙墙背与填土土体之间的摩擦角δ；

(3)以墙后处于极限平衡状态的滑楔体OAB为研究对象，假设该滑楔体OAB与墙顶的交点为A，与墙踵的交点为O，与坡面曲线交点为B；以O为坐标原点建立坐标系，交点A的X轴坐标为x₂；确定滑楔体OAB滑动面与坡面曲线交点B的X轴坐标x₁；X轴坐标x₁是以下方程的根：

f(x)＝m₁x²+m₂x-m₃＝0

其中：m₁＝[aa₁(n₁+n₂)+a₁(1-n₁n₂)+γa]/2；

m₂＝ab₁(n₁+n₂)+b₁(1-n₁n₂)+c(a-n₂)；

m3=∫x2x1[γg(x)+q(x)]dx-∫x20γkxdx;]]>

n₁＝tanφ，n₂＝1/tan(α-δ)；