一種控制樁承式路基加固樁累積沉降的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及了一種路基的設(shè)計(jì)方法，尤其是涉及到一種控制粧承式路基加固粧累 積沉降的方法，通過控制加固粧的累積沉降來控制路基的不均勻沉降以及累積沉降。
【背景技術(shù)】
[0002] 剛性粧在高速鐵路、公路路基加固中應(yīng)用非常廣泛，具有剛度大、變形小、施工便 捷、質(zhì)量易于控制等優(yōu)點(diǎn)。這種由粧加固的路堤稱為粧承式路基?；挸惺铰坊谶\(yùn)營期間， 受到列車產(chǎn)生的循環(huán)荷載。在循環(huán)荷載作用下，剛性粧及易發(fā)生累積沉降以及承載力變化 的現(xiàn)象。路基的厚度是尚速鐵路路基設(shè)計(jì)中一項(xiàng)重要的設(shè)計(jì)指標(biāo)。目如，尚速鐵路設(shè)計(jì)規(guī) 范設(shè)計(jì)根據(jù)衰減至路基底部的動應(yīng)力小于路基自重應(yīng)力的〇. 2倍來確定路基的厚度，并且 認(rèn)為路基內(nèi)部的動應(yīng)力衰減趨勢可按照Boussinesq解進(jìn)行計(jì)算。該設(shè)計(jì)方法并沒有考慮 粧承式路基內(nèi)部土拱效應(yīng)對路基內(nèi)部動應(yīng)力傳遞的影響以及剛性粧在長期循環(huán)荷載作用 下的累積沉降和承載力變化的現(xiàn)象?，F(xiàn)有的研宄成果表明，土拱效應(yīng)對路基內(nèi)部的動應(yīng)力 傳遞有明顯的影響，其影響規(guī)律和土拱對靜應(yīng)力的傳播規(guī)律影響類似。在土拱的影響下，在 土拱高度至路基表面范圍內(nèi)，路基內(nèi)部的動應(yīng)力按照Boussinesq解衰減；在土拱高度范圍 內(nèi)，粧頂上方土體內(nèi)部的動應(yīng)力隨路堤深度遞增，粧間上方土體內(nèi)部的動應(yīng)力則隨路基深 度加速衰減。對于粧承式路基，粧頂承擔(dān)了絕大部分動應(yīng)力，且會對剛性粧的累積沉降產(chǎn)生 很大的影響。由于加固粧的沉降對路基表層的差異沉降以及路基的穩(wěn)定性有較大的影響， 因此對于粧承式路基的設(shè)計(jì)，必須考慮加固粧在長期循環(huán)荷載作用下的累積沉降。
[0003] 現(xiàn)有的研宄成果表明當(dāng)單粧的循環(huán)荷載比CLR以及靜荷載比SLR滿足 0彡15CLR+5SLR < 3時(shí)，加固粧無沉降或略有累積沉降，10周左右達(dá)到穩(wěn)定，累積沉降小于 0. 1%。d。因此當(dāng)滿足0彡15CLR+5SLR < 3時(shí)，能保證粧承式路基運(yùn)營期間的長期穩(wěn)定性、 安全性以及舒適性。
[0004] 同時(shí)研宄成果表明粧頂承擔(dān)的動荷載分擔(dān)比和EBGEO 土拱計(jì)算理論得到的粧土 荷載分擔(dān)比較為一致。因此對于粧承式路基內(nèi)部動應(yīng)力的計(jì)算，需要考慮土拱效應(yīng)的影響。 計(jì)算粧頂承擔(dān)的動荷載可以分成兩部計(jì)算：1，利用Boussinesq解計(jì)算土拱高度上方的動 應(yīng)力；2,根據(jù)粧土荷載分擔(dān)比計(jì)算粧頂承擔(dān)的動荷載（不考慮動應(yīng)力在土拱內(nèi)部的衰減）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了控制粧承式路基列車長期循環(huán)荷載作用下加固粧的累積沉降，解決粧承式路 基列車運(yùn)行舒適性和安全性的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種控制粧承式路基加固粧累 積沉降的方法，應(yīng)用于粧承式路基的設(shè)計(jì)。
[0006] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括以下步驟：
[0007] 1)路基內(nèi)部的土拱高度扎為0. 5倍粧間距，表示為0. 5s，S為粧帽間距，通過布辛 奈斯克（Boussinesq)解計(jì)算衰減至土拱高度上方的動應(yīng)力〇 d;
[0008] 上述土拱高度He即采用以下公式計(jì)算：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 1) 路基內(nèi)部的土拱高度凡為0. 5倍粧間距，表示為0. 5s，S為粧帽間距，通過布辛奈斯 克解計(jì)算衰減至土拱高度上方的動應(yīng)力0d; 2) 根據(jù)上述計(jì)算得到的動應(yīng)力〇(1與粧間距s、粧頂荷載分擔(dān)KEp計(jì)算得到粧頂上方 動荷載P d; 3) 根據(jù)路基填料的重度γ、路基上部荷載Ws以及粧頂荷載分擔(dān)比E 5計(jì)算得到粧頂上 方靜荷載Ps; 4) 根據(jù)粧端極限承載力Pu與上述步驟得到的粧頂上方靜荷載P s、粧頂上方動荷載 用以下公式計(jì)算得到粧頂上方的單粧循環(huán)荷載比CLR以及靜荷載比SLR : CLR = Pd/Pu SLR = Ps/Pu 使得計(jì)算得到的單粧循環(huán)荷載比CLR以及靜荷載比SLR滿足0彡15CLR+5SLR < 3的 條件，路基的厚度和粧端承載力符合要求，使得路基在長期動荷載作用下，由于粧身引起的 累積沉降不發(fā)展，完成對粧承式路基加固粧累積沉降的控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所述的步驟2)中粧頂上方動荷載Pd具體采用以下公式計(jì)算得到： Pd= Ep · S2 · 〇d 其中，σ d為動應(yīng)力，s為粧間距，Ep為粧頂荷載分擔(dān)比。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所述的步驟3)中粧頂上方靜荷載Ps具體采用以下公式計(jì)算得到： Ps= Ep · S2 · O s Os= γ · H+w s 其中，γ為路基填料的重度，H為路基的厚度，ws為路基上部荷載，σ 3為粧頂平面高度 單粧范圍內(nèi)平均應(yīng)力。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在 于：所述的粧頂荷載分擔(dān)比Ep采用以下德國加筋土規(guī)范土拱計(jì)算公式得到的：
其中，X為平方參數(shù)，A1為粧帽間距參數(shù)，s為粧間距，Ws為路基上部荷載，H為路基 的厚度，λ 2為粧帽布置系數(shù)，K rait為強(qiáng)度參數(shù)，H e為土拱高度，a為粧帽尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所沭的平方參數(shù)X縣體梁用以下公式計(jì)算：
其中，s為粧間距，λ 2為粧帽布置系數(shù)，K rait為強(qiáng)度參數(shù)，a為粧帽尺寸。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所述的粧帽間距參數(shù)λ 1具體采用以下公式計(jì)算：
其中，S為粧間距，a為粧帽尺寸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所述的粧帽布置系數(shù)λ 2具體采用以下公式計(jì)算：
其中，s為粧間距，a為粧帽尺寸。
8. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種控制粧承式路基加固粧累積沉降的方法，其特征在于： 所述的強(qiáng)度參數(shù)Krait具體采用以下公式計(jì)算： 其中，P為路基填料摩擦角。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種控制樁承式路基加固樁累積沉降的方法。通過布辛奈斯克解計(jì)算衰減至土拱高度上方的動應(yīng)力；根據(jù)動應(yīng)力與樁間距、樁頂荷載分擔(dān)比計(jì)算得到樁頂上方動荷載；根據(jù)路基填料的重度、路基上部荷載和樁頂荷載分擔(dān)比計(jì)算得到樁頂上方靜荷載；根據(jù)樁端極限承載力與樁頂上方靜荷載、樁頂上方動荷載計(jì)算得到樁頂上方的單樁循環(huán)荷載比和靜荷載比：在單樁循環(huán)荷載比以及靜荷載比滿足一定條件情況下路基的厚度和樁端承載力符合要求，完成對樁承式路基加固樁累積沉降的控制。
【IPC分類】E02D27-12, E01C3-00
【公開號】CN104631252
【申請?zhí)枴緾N201510083921
【發(fā)明人】陳仁朋, 汪焱衛(wèi), 陳金苗, 王瀚霖, 邊學(xué)成
【申請人】浙江大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月15日