[发明专利]一种重力式路堤挡土墙的地震土压力计算方法

权利要求书

1.一种重力式路堤挡土墙的地震土压力计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：建立理论模型计算简图

依据库伦土压力理论，假定重力式路堤挡土墙为刚性体，墙后填土是无粘性土，当挡土墙背离填土，墙后填土达到极限平衡状态时，墙后填土是以一个任意形状的四边形滑动土楔体的形式，沿挡土墙的墙背和填土土体中某一破裂面同时向下发生滑动，

此时，所述土楔体的受力包括土楔体的重力G、填土土体作用在破裂面上的反力R、挡土墙对土楔体的作用力Q以及地震惯性力F；

步骤二：建立力系平衡关系图

考虑土楔体的静力平衡条件，绘出重力G、反力R、作用力Q与地震惯性力F四个力组成的土楔体力系平衡关系图；

步骤三：简化力系平衡关系图

将重力G和地震惯性力F进行力的合成并得到F_合，再根据静力平衡条件，绘制反力R、作用力Q和F_合组成的封闭的力三角形；

步骤四：计算重力式路堤挡土墙的地震主动土压力

根据正弦定理，得到作用力Q的计算公式，当时，作用力Q可取得一个极大值Q_max，Q_max即地震主动土压力，其中，α为破裂面与地面横坡面的夹角；

所述步骤一中，所述作用力Q与挡土墙墙背法线间的夹角等于挡土墙墙背与填土之间的夹角δ，所述反力R与破裂面法线的夹角等于填土土体的内摩擦角

所述步骤二中，在力系平衡关系图中，所述重力G垂直于所述地震惯性力F，所述地震惯性力F与反力R的夹角为所述反力R与作用力Q的夹角为所述作用力Q与所述重力G的夹角为

所述步骤三中，在简化的力系平衡关系图中，所述F_合与反力R的夹角为θ，且ε为力F_合与竖直方向的夹角；

所述步骤四中，根据正弦定理可得：

同时，

结合上述两式，得到

式中，β为土楔体坡面与水平面的夹角，γ为填土土体的重度，H为挡土墙高度，L为土楔体坡面的水平投影长度。