(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210521378.0 (22)申请日 2022.05.13 (71)申请人 中铁二院工程 集团有限责任公司 地址 610031 四川省成 都市金牛区通锦路 三号 (72)发明人 李宁　李伯根　周川滨　魏炜　 周和祥　周成　吴沛沛　龚建辉　 曾永红　胡超　付铭川　 (74)专利代理 机构 四川力久律师事务所 512 21 专利代理师 任晓扬 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算 方法 (57)摘要 本发明属于土木工程领域， 特别是一种考虑 荷载作用的库仑土压力简化计算方法， 方法包括 以下步骤： S1， 在计算挡土墙后库仑土压力的过 程中， 当墙后地面出现荷载时， 将荷载转换为与 墙后土体相同重度的矩形荷载土柱； S2， 将矩形 荷载土柱按照破裂角倾斜为平行四边形荷载土 柱， 形成新地面线； S3， 将 破裂面与新地面线相交 范围内的土体作为滑动楔体， 计算挡土墙后的库 仑土压力和土压应力分布； S4， 基于挡土墙后的 库仑土压力和土压应力分布进行挡土墙 设计。 本 发明的简化算法通过将荷载土柱按照破裂角倾 斜后， 将有荷载情况的土压力与土压应力计算转 换为无荷载情况下的计算， 降低了计算与开发的 复杂度， 计算过程简单明了， 更加利于程序开发 与维护。 权利要求书1页 说明书6页 附图13页 CN 114912177 A 2022.08.16 CN 114912177 A 1.一种考虑 荷载作用的库仑土 压力简化计算方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1， 在计算挡土墙后库仑土压力的过程中， 当墙后地面出现荷载时， 将所述荷载转换为 与墙后土体相同重度的矩形荷载土柱； S2， 将所述矩形荷载土柱按照破裂角倾 斜为平行四边形荷载土柱， 形成新 地面线； S3， 将破裂面与新地面线相交范围内的土体作为滑动楔体， 计算挡土墙后的库仑土压 力和土压应力分布； S4， 基于所述挡土墙后的库仑土 压力和土 压应力分布进行挡土墙设计。 2.如权利要求1所述的一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方法， 其特征在于， 步 骤S2具体包括以下步骤： S21， 遍历所有平行四边形荷载土柱， 将其不与地面相交的关键点以其地面投影点为基 准点， 按照破裂角倾 斜， 形成新 地面线， 并保持关键点的竖向Y坐标不变。 3.如权利要求1所述的一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方法， 其特征在于， 步 骤S3中， 挡土墙后的库仑土 压力计算具体包括以下步骤： S31， 以墙背线与地面线交点为顶点， 从墙背线向地面线偏移破裂角画射线， 所述射线 代表破裂面， 得到射线与新 地面线的交点； S32， 计算破裂面与墙背 线范围内楔形体的面积； S33， 根据楔形体的面积计算重力以及土 压力。 4.如权利要求3所述的一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方法， 其特征在于， 步 骤S33中， 所述土 压力计算公式为库仑主动土 压力计算公式或库仑被动土 压力计算公式。 5.如权利要求1所述的一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方法， 其特征在于， 步 骤S3中， 土 压应力分布的计算包括以下步骤： S300， 所述破裂面画法为： 以墙背线与地面线 交点为顶点， 从墙背线向地面线偏移破裂 角画射线， 所述 射线代表破裂面， 得到射线与新 地面线的交点p3； S301， 遍历墙背所有点， 在每个点处做一平行于破裂面的直线， 得到过墙背某点pi的平 行线； S302， 根据两个点pi和p3的高差hi计算点pi的土压应力σi， σi＝γ·hi·λα， 其中， γ为墙 背土体重度； H为挡土墙 墙高； λα为墙背压应力系数。 6.一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算系统， 其特征在于， 包括至少一个处理器， 以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器； 所述存储器存储有可被所述至少一个处理 器执行的指令， 所述指令被所述至少一个处理器执行， 以使所述至少一个处理器能够执行 权利要求1至 5中任一项所述的方法。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114912177 A 2一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方 法 技术领域 [0001]本发明属于土木工程领域， 特别是一种考虑荷载作用的库仑土压力简化计算方 法。 背景技术 [0002]在工程建设中， 经常会设置挡土墙， 如重力式挡土墙、 桩板式挡土墙以及悬臂式挡 土墙等， 以保证 墙后土体的稳定， 而挡土墙设计 计算需要以其后承受的土 压力作为依据。 [0003]目前土压力计算主要理论为基于极限平衡法的朗肯理论和库 仑理论。 朗肯理论假 定墙背竖直、 光滑且墙后土体表面水平并无限延 长； 库仑理论假定墙后为砂性土， 在墙后土 体产生土压力时， 土体形成滑动楔体， 其滑裂面为通过墙踵的平面， 且滑动楔体视为刚体。 在实际工程计算中， 地 面起伏， 难以满足朗肯假定条件， 因而库仑理论使用较为广泛。 [0004](一)库仑土 压力理论简介 [0005]当挡土墙在土压力作用下离开土体方向产生位移且达到极限平衡状态， 此时在墙 背的土压力为主动土压力； 当挡土墙在外力作用下向墙背填土方向产生位移且达到 极限平 衡状态， 此时在墙背的土 压力为被动土 压力。 [0006]库仑土压力 理论假定： 墙后为砂性土(若为粘性土， 可采用其综合内摩擦角， 等效 为砂性土)； 挡土墙受主动或被动土压力时， 土体形成滑动楔体， 其滑裂面为通过墙踵的平 面。 库仑土 压力计算 示意图如图1所示： [0007]图中， 为土体内摩擦角， δ为墙背摩擦角， G为滑动楔体ABC的重力， E为墙背对土 体的反作用力， 作用方向与墙背法线逆时针成δ角， R为土体滑裂面上的反力， 作用方向与滑 裂面BC法线顺时针成 角。 [0008]根据力的平衡， 库仑主动土 压力可根据下式计算： [0009] [0010]库仑被动土 压力可根据下式计算： [0011] [0012]墙后土体破裂面与铅垂线所成夹角， 即为破裂角， 如图2， 其可能的范围满足 ( α 为墙背倾角， 此处仅考虑墙背垂直或仰斜， 即α ≥0 °， 只出现第一破裂 面的情况)。 [0013]土压力E的作用点 位置， 可由墙背上的土 压应力分布图形的形心计算 求得。 [0014]当墙后填土为平面、 无荷载时， 压应力与深度成正比， 为线性分布， 如图3(a)墙背 填土为平面， 无荷载土 压应力计算 示意图。 底部 土压应力根据下式计算： [0015]σH＝γ·H·λα   式(3)说　明　书 1/6 页 3 CN 114912177 A 3