(19)中华 人民共和国 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 202111409801.X (22)申请日 2021.11.24 (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 都市通锦路3号 (72)发明人 李宁　周和祥　周成　罗强　 李安洪　付铭川　胡超　曾永红　 吴沛沛　龚建辉　彭炅　肖昌睿　 李伯根　杜猛　 (74)专利代理 机构 成都惠迪专利事务所(普通 合伙) 51215 代理人 王建国 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 时速400km+高速铁路路肩重力式挡土墙设 计方法 (57)摘要 时速400km+高速铁路路肩重力式挡土墙设 计方法， 将基床动变形作为重力式路肩挡土墙设 计的控制指标， 利用五步计算法得到了基床总变 形量， 并据此求得基于基床动变形的重力式路肩 挡土墙抗滑动、 抗倾覆安全系数， 从而解决400k m +高速铁路重力式路肩挡土墙的设计计算问题。 包括如下步骤： 建立设计挡土墙计算模型， 基床、 路基本体、 地基的参数取值根据地质勘察资料土 工试验结果确定； 通过模型计算， 得到基床总变 形量； 判定基床总变形量在误差允许范围内是否 等于高速铁路无砟轨道对基床动变形0.22mm的 控制阈值； 计算上述临界设计状态下挡土墙抗滑 动安全系数Kc、 抗倾覆安全系数K0， 得到时速 400km+高速铁路路肩重力 式挡土墙的安全系数 控制指标。 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 CN 114372302 A 2022.04.19 CN 114372302 A 1.时速40 0km/h+高速铁路路肩重力式挡土墙设计方法， 包括如下步骤： S01.建立设计挡土墙计算模型， 基床、 路基本体、 地基的参数取值根据地质勘察资料土 工试验结果确定； S02.模型计算， 得到基床总变形量， 即列车荷载引起的基床压缩变形量与基床跟随变 形量之和； S03.判定基床总变形量在误差允许范围内是否等于高速铁路无砟轨道对基床动变形 0.22mm的控制阈值， 若为是， 则该挡土墙刚好达到挡土墙最低设计要求， 处于临界设计状 态， 此时的土压力合力即基于基床动变形控制的临 界土压力Fcr； 若为否， 则调整挡土墙厚度 并从重新计算基床总变形量， 经 过多次迭代计算， 直至基床总变形量达 到临界设计 状态； S04.计算上述临界设计状态下挡土墙抗滑动安全系数Kc、 抗倾覆安全系数K0， 得到时速 400km+高速 铁路路肩重力式挡土墙的安全系数控制指标， 其中： 抗滑动安全系数： 抗倾覆安全系数： 式中： Fcr为基于基床动变形控制的临界土压力； L为挡土墙重心距墙趾的水平距离； H为 土压力距墙趾的高度； μ为挡土墙 墙底摩擦系数； G为挡土墙重力。 2.如权利要求所述时速400km+高速铁路路肩重力式挡土墙设计方法， 其特征是所述步 骤S02按如下五步计算基床总变形量： ①施加约束使挡土墙固定， 施加重力荷载， 其他参数保持不变， 模型计算收敛后， 将填 土位移清零， 保留其应力场， 实现初始地应力平衡； ②放松挡土墙约束， 使其可任意移动， 其他参数保持不变， 模型计算收敛后， 即可得到 在填土自重荷载条件下挡土墙位移 量以及基床跟随变形量， 基床 变形量以挡土墙侧轨道结 构外边缘处的变形量V 表征， 其中V＝V1‑V2； ③施加轨道自重荷载， 其他参数保持不变， 模型计算收敛后， 将挡土墙位移量与步骤 ② 得到的变形量相减， 差量即为轨道自重荷载条件下引起的挡土墙位移量； 将基床变形量与 步骤②得到的变形量相减， 差量即为轨道自重荷载引起的基床总变形量， 基床总变形量为 基床压缩变形量与跟随变形量之和； ④施加约束使挡土墙固定， 在填土表面预定位置施加400km/h条件下列车动荷载， 模型 计算收敛后， 将基床变形量与步骤 ③得到的变形量相减， 差量即为列车荷载引起的基床压 缩变形量； ⑤放松挡土墙约束， 使其可任意移动， 其他参数保持不变， 模型计算收敛后， 记录挡土 墙所受墙背土体的土压力合力与土压力合力距墙趾的高度， 将挡土墙位移 量与第四步得到 的位移量相减， 差量即为列车荷载引起的挡土墙位移量； 将基床变形量与步骤 ④得到的变 形量相减， 差量即为列车荷载引起的基床跟随变形量； 列车荷载引起的基床压缩变形量与 基床跟随变形量之和即为基床总变形量。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114372302 A 2时速400km+高速铁路路肩重力式挡土墙设计方 法 技术领域 [0001]本发明涉及铁路路基， 特别涉及一种基于基床动变形控制的时速  400km+高速铁 路路肩重力式挡土墙设计方法。 背景技术 [0002]重力式挡土墙是依靠墙身自重来抵抗土压力， 防止土体坍塌的支挡结构， 这种挡 土墙形式简单、 施工简 便， 可就地取材， 适应性 强， 因而应用广泛。 一般地区、 浸水地区、 地震 地区和特殊岩土地区的铁路 路肩、 路堤和路堑等部位都可采用重力式挡土墙。 [0003]随着我国高速铁路迅猛发展， 高速化已成为当今高速铁路的主要发展方向， 目前 国内高速铁路最高运营时速已达350km， 并即将建设时速  400km+高速铁路。 但现有高速铁 路重力式路肩挡土墙设计所采用的安全系数仍基于路基结构稳定性控制计算得到， 随着列 车运行时速的进一步提升， 一方面列车传递至路基基床的动力作用更加显著， 另一方面列 车提速后对线路平顺性要求也更高， 重力式路肩挡土墙不仅要满足路基稳定要求， 还要满 足严格的基床动变形要求。 [0004]现有高速铁路无砟轨道对基床动变形控制极为严格， 轨道结构外侧边缘位置动变 形不得超过0.22mm， 在设有重力式路肩挡土墙的路基地段， 基床动变形应满足上述控制指 标。 但目前还没有一种基于基床动变形控制的路肩重力式挡土墙设计 计算方法。 [0005]因此， 急需一种思 路清晰、 原理简单、 计算简便的时速400km+高速铁路重力式路肩 挡土墙设计方法， 以解决上述问题。 发明内容 [0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种时速400km+高速铁路路肩重力式挡土墙 设计方法， 将基床动变形作为重力式路肩挡土墙设计的控制指标， 利用五步计算法得到了 基床总变形量， 并据此求得基于基床动变形的重力式路肩挡土墙抗滑动、 抗倾覆 安全系数， 从而解决40 0km+高速 铁路重力式路肩挡土墙的设计 计算问题。 [0007]本发明解决其 技术问题所采用的技 术方案如下： [0008]本发明时速40 0km+高速 铁路路肩重力式挡土墙设计方法， 包括如下步骤： [0009]S01.建立设计挡土墙计算模型， 基床、 路基本体、 地基的参数取值根据地质勘察资 料土工试验结果确定； [0010]S02.通过模型计算， 得到基床总变形量， 即列车荷载引起的基床压缩变形量与基 床跟随变形量之和； [0011]S03.判定基床总变形量在误差允许范围内是否等于高速铁路无砟轨道对基床动 变形0.22mm的控制阈值， 若为是， 则该挡土墙刚好达到挡土墙最低设计要求， 处于临界设计 状态， 此时的土压力合力即基于基床动变形控制的临界土压力Fcr； 若为否， 则调整挡土墙厚 度并从重新计算基床总变形量， 经 过多次迭代计算， 直至基床总变形量达 到临界设计 状态； [0012]S04.计算上述临界设计状态下挡土墙抗滑动安全系数Kc、 抗倾覆安全系数K0， 得说　明　书 1/3 页 3 CN 114372302 A 3