一种控制桩承式路基加固桩累积沉降的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及了一种路基的设计方法，尤其是涉及到一种控制粧承式路基加固粧累 积沉降的方法，通过控制加固粧的累积沉降来控制路基的不均匀沉降以及累积沉降。
【背景技术】
[0002] 刚性粧在高速铁路、公路路基加固中应用非常广泛，具有刚度大、变形小、施工便 捷、质量易于控制等优点。这种由粧加固的路堤称为粧承式路基。粧承式路基在运营期间， 受到列车产生的循环荷载。在循环荷载作用下，刚性粧及易发生累积沉降以及承载力变化 的现象。路基的厚度是尚速铁路路基设计中一项重要的设计指标。目如，尚速铁路设计规 范设计根据衰减至路基底部的动应力小于路基自重应力的〇. 2倍来确定路基的厚度，并且 认为路基内部的动应力衰减趋势可按照Boussinesq解进行计算。该设计方法并没有考虑 粧承式路基内部土拱效应对路基内部动应力传递的影响以及刚性粧在长期循环荷载作用 下的累积沉降和承载力变化的现象。现有的研宄成果表明，土拱效应对路基内部的动应力 传递有明显的影响，其影响规律和土拱对静应力的传播规律影响类似。在土拱的影响下，在 土拱高度至路基表面范围内，路基内部的动应力按照Boussinesq解衰减；在土拱高度范围 内，粧顶上方土体内部的动应力随路堤深度递增，粧间上方土体内部的动应力则随路基深 度加速衰减。对于粧承式路基，粧顶承担了绝大部分动应力，且会对刚性粧的累积沉降产生 很大的影响。由于加固粧的沉降对路基表层的差异沉降以及路基的稳定性有较大的影响， 因此对于粧承式路基的设计，必须考虑加固粧在长期循环荷载作用下的累积沉降。
[0003] 现有的研宄成果表明当单粧的循环荷载比CLR以及静荷载比SLR满足 0彡15CLR+5SLR < 3时，加固粧无沉降或略有累积沉降，10周左右达到稳定，累积沉降小于 0. 1%。d。因此当满足0彡15CLR+5SLR < 3时，能保证粧承式路基运营期间的长期稳定性、 安全性以及舒适性。
[0004] 同时研宄成果表明粧顶承担的动荷载分担比和EBGEO 土拱计算理论得到的粧土 荷载分担比较为一致。因此对于粧承式路基内部动应力的计算，需要考虑土拱效应的影响。 计算粧顶承担的动荷载可以分成两部计算：1，利用Boussinesq解计算土拱高度上方的动 应力；2,根据粧土荷载分担比计算粧顶承担的动荷载（不考虑动应力在土拱内部的衰减）。
【发明内容】
[0005] 为了控制粧承式路基列车长期循环荷载作用下加固粧的累积沉降，解决粧承式路 基列车运行舒适性和安全性的问题，本发明的目的在于提供一种控制粧承式路基加固粧累 积沉降的方法，应用于粧承式路基的设计。
[0006] 本发明采用的技术方案是包括以下步骤：
[0007] 1)路基内部的土拱高度扎为0. 5倍粧间距，表示为0. 5s，S为粧帽间距，通过布辛 奈斯克（Boussinesq)解计算衰减至土拱高度上方的动应力〇 d;
[0008] 上述土拱高度He即采用以下公式计算：
【主权项】
1. 一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 1) 路基内部的土拱高度凡为0. 5倍粧间距，表示为0. 5s，S为粧帽间距，通过布辛奈斯 克解计算衰减至土拱高度上方的动应力0d; 2) 根据上述计算得到的动应力〇(1与粧间距s、粧顶荷载分担KEp计算得到粧顶上方 动荷载P d; 3) 根据路基填料的重度γ、路基上部荷载Ws以及粧顶荷载分担比E 5计算得到粧顶上 方静荷载Ps; 4) 根据粧端极限承载力Pu与上述步骤得到的粧顶上方静荷载P s、粧顶上方动荷载 用以下公式计算得到粧顶上方的单粧循环荷载比CLR以及静荷载比SLR : CLR = Pd/Pu SLR = Ps/Pu 使得计算得到的单粧循环荷载比CLR以及静荷载比SLR满足0彡15CLR+5SLR < 3的 条件，路基的厚度和粧端承载力符合要求，使得路基在长期动荷载作用下，由于粧身引起的 累积沉降不发展，完成对粧承式路基加固粧累积沉降的控制。
2. 根据权利要求1所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所述的步骤2)中粧顶上方动荷载Pd具体采用以下公式计算得到： Pd= Ep · S2 · 〇d 其中，σ d为动应力，s为粧间距，Ep为粧顶荷载分担比。
3. 根据权利要求1所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所述的步骤3)中粧顶上方静荷载Ps具体采用以下公式计算得到： Ps= Ep · S2 · O s Os= γ · H+w s 其中，γ为路基填料的重度，H为路基的厚度，ws为路基上部荷载，σ 3为粧顶平面高度 单粧范围内平均应力。
4. 根据权利要求1或3所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在 于：所述的粧顶荷载分担比Ep采用以下德国加筋土规范土拱计算公式得到的：
其中，X为平方参数，A1为粧帽间距参数，s为粧间距，Ws为路基上部荷载，H为路基 的厚度，λ 2为粧帽布置系数，K rait为强度参数，H e为土拱高度，a为粧帽尺寸。
5. 根据权利要求4所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所沭的平方参数X县体梁用以下公式计算：
其中，s为粧间距，λ 2为粧帽布置系数，K rait为强度参数，a为粧帽尺寸。
6. 根据权利要求4所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所述的粧帽间距参数λ 1具体采用以下公式计算：
其中，S为粧间距，a为粧帽尺寸。
7. 根据权利要求4所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所述的粧帽布置系数λ 2具体采用以下公式计算：
其中，s为粧间距，a为粧帽尺寸。
8. 根据权利要求4所述的一种控制粧承式路基加固粧累积沉降的方法，其特征在于： 所述的强度参数Krait具体采用以下公式计算： 其中，P为路基填料摩擦角。
【专利摘要】本发明公开了一种控制桩承式路基加固桩累积沉降的方法。通过布辛奈斯克解计算衰减至土拱高度上方的动应力；根据动应力与桩间距、桩顶荷载分担比计算得到桩顶上方动荷载；根据路基填料的重度、路基上部荷载和桩顶荷载分担比计算得到桩顶上方静荷载；根据桩端极限承载力与桩顶上方静荷载、桩顶上方动荷载计算得到桩顶上方的单桩循环荷载比和静荷载比：在单桩循环荷载比以及静荷载比满足一定条件情况下路基的厚度和桩端承载力符合要求，完成对桩承式路基加固桩累积沉降的控制。
【IPC分类】E02D27-12, E01C3-00
【公开号】CN104631252
【申请号】CN201510083921
【发明人】陈仁朋, 汪焱卫, 陈金苗, 王瀚霖, 边学成
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年2月15日