[发明专利]一种基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法

说明书

本发明提供了一种基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法，属于岩土设计领域。所述设计方法首先获得填土重度和内摩擦角，计算未设置卸荷平台时挡墙的抗倾覆稳定性，得到需要卸荷平台平衡掉的剩余倾覆力矩；将卸荷平台挑出长度作为未知数，分别计算卸荷平台卸载掉的倾覆力矩和卸荷平台上部土重提供的抗倾覆力矩，通过力矩平衡求解出卸荷平台挑出长度；之后将卸荷平台与挡墙接触面长度作为未知数，考虑卸荷平台上部土重和侧面土压力提供的力矩，通过力矩平衡计算出卸荷平台与挡墙接触面长度，从而完成卸荷平台的尺寸设计。本发明所设计的卸荷平台有效地提高了挡墙抗倾覆性能，同时为后续施工节约了资源。

技术领域

本发明属于岩土设计领域，具体涉及一种基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法。

背景技术

挡墙即挡土墙，是支承路基填土或山坡土体、防止填土或土体变形失稳的构造物。对于抗倾覆稳定性不足的挡墙设置卸荷平台，不仅可以有效较少墙背承担的土压力，还可以为挡墙提供额外抗倾覆稳定性。

现有技术中，相关规范、标准中并没有卸荷挡墙的设计方法，在设计挡墙的卸荷平台时，一般由设计人员根据经验估计平台相关参数，对设计人员要求较高；同时无法根据卸荷土压力等参数精确计算卸荷平台尺寸，无法保证卸荷平台的效果，同时对施工来说无法进行有效地预算，造成资源浪费。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法，根据挡墙需要卸荷平台平衡掉的倾覆力矩，精确计算卸荷平台尺寸，满足挡墙抗倾覆要求，有效保证卸荷平台对挡墙抗倾覆稳定性的支撑，同时为平台施工提供可靠参数。

为了实现上述目的，本发明实施例采用如下技术方案：

一种基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法，将卸荷平台挑出长度作为未知数，分别计算卸荷平台卸载掉的倾覆力矩和卸荷平台上部土重提供的抗倾覆力矩，通过第一力矩平衡求解出卸荷平台挑出长度；之后将卸荷平台与挡墙接触面长度作为未知数，分别计算卸荷平台上部土重和侧面土压力提供的力矩，通过第二力矩平衡计算出卸荷平台与挡墙接触面长度。

作为本发明的一个优选实施例，所述基于挡墙抗倾覆性能的卸荷平台设计方法包括如下步骤：

通过试验获得填土重度γ和内摩擦角计算未设置卸荷平台时挡墙的剩余倾覆力矩M；

将卸荷平台设计为直角梯形，直角梯形上底与下底沿竖直方向，其中上底与填土接触，上底长度为卸荷平台厚度h₁；直角梯形下底与挡墙接触，下底长度为卸荷平台与挡墙接触面长度h；垂直于底边的腰在上，长度为卸荷平台挑出长度l；其中l和h为待确定的未知数；

确定卸荷平台在挡墙背面设置的位置，卸荷平台与墙顶的竖直距离为z；

建立基于挡墙墙趾的第一力矩平衡关系式，得到平衡式(7)：

式(7)中，K_a为主动土压力系数，H为挡墙高度，B为挡墙墙底宽度；

通过迭代方式求解式(7)，求解得到卸荷平台挑出长度l；

建立基于直角梯形底边中点的第二力矩平衡关系式，得到平衡式(11)：

式(11)中，[σ_拉]为卸荷平台材料容许抗拉强度值；

通过迭代方式求解式(11)，求解得到h；当计算得到的hh₁时，取h＝h₁；最后求得卸荷平台与挡墙接触面长度h。

作为本发明的一个优选实施例，所述建立基于挡墙墙趾的第一力矩平衡关系式，得到平衡式(7)，过程如下：