[发明专利]挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法

说明书

本发明提供一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法。所述计算方法包括确定挡土结构设计条件的各项参数，设有限土体破裂面与水平面的夹角θ，利用几何图解法根据滑裂面上静力平衡条件建立有限土体土压力方程，将有限土体土压力对θ求导，令方程为零求出θ；根据挡墙后地层条件，分非黏性土和黏性土两种情况，根据现有条件验证、修正θ，满足有限土体条件后，再代入有限土体主动土压力方程，求出有限土体主动土压力。本发明从实际出发充分考虑建/构筑物既有桩基础阻断土体滑动面延伸到地面，使计算得到的主动土压力更符合现场情况，对优化支挡结构设计，降低工程造价等具有很好的推广价值。

技术领域

本发明涉及属土建工程技术领域，具体是一种挡墙或其它挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法用。

背景技术

近年来，随着城市建筑用地越发紧张，在城市建设中有大量建设工程拟支挡的挡墙距离与已有建筑物非常近，因而在已有建筑物地下室墙体或已有建构筑物基础与拟支挡的挡墙间形成宽度有限的土体，其边界条件并不满足半无限体的基本假定条件，所以针对已有的建筑物地下室墙体或已有建构筑物基础与拟支挡的挡墙之间是有限宽度土体的土压力属于有限土体的土压力，简单套用经典朗肯土压力或者库伦土压力理论计算有限宽度土体土压力显然已经不合适，其理论计算的土压力结果会产生偏差，其计算值较实际值偏大，对于拟支挡的挡墙的支挡过于安全，会提高支挡造价，造成资源浪费。

目前也有一些有限土体的计算方法，但仅限于非黏性土、坡面水平且未考虑坡面上荷载的情况下的计算，计算方法限制性条件多，不符合实际情况。

因此，希望找到一种符合实际情况的计算方法，能同时考虑非黏性土和黏性土、坡面倾斜且考虑坡面荷载的情况下对有限土体的主动土压力进行合理的分析计算。

发明内容

本发明的目的是提供一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，以优化现有有限土体土压力计算方法，减少支挡成本，避免资源浪费。

为了达到上述技术目的，本发明提供了一种挡土结构与既有建/构筑物之间的有限土体主动土压力计算方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤一：确定挡土结构设计条件，包括：挡土结构开挖边线距离既有建/构筑物基础的水平距离b，有限土体倾斜表面上附加荷载q，支挡地层容重γ、土体粘聚力c、土体内摩擦角φ，挡土结构支挡高度H，挡土结构顶土体倾斜面与挡墙顶水平面夹角为既有建/构筑物基础的埋深D，有限土体主动土压力大小用E_a表示，挡土结构顶以上覆土高度h₀(根据几何关系易得)，以下公式中的参数均与上述参数相匹配；

步骤二：取单位长度的有限土体进行分析，设有限土体破裂面与水平方向夹角即破裂角为θ，然后对滑动的楔体进行单独受力分析，利用已知参数和假设的θ，按照以下公式计算出滑动楔体重量W和滑面上的摩阻力cL；

步骤三：将楔体所有的受力在滑裂面方向上进行力的分解，根据滑裂面上静力平衡条件建立有限土体土压力方程∑E_aθ＝0，即：

E_aθ＝(W+qb)sinθ-E_acosθ-c*L-[(W+qb)cosθ+E_asinθ]tanθ＝0 (式3)

步骤四：根据上述方程式和已知的参数，推导出有限土体主动土压力E_a的方程式：

将(式1)和(式2)代入(式4)中可得：

步骤五：令求出破裂角θ；根据挡墙后地层条件，分非黏性土和黏性土两种情况，按照以下条件进行验证和修正破裂角θ：