一種控制樁承式路基加固樁累積沉降的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及了一種路基的設計方法，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】
[0002] 剛性粧在高速鐵路、公路路基加固中應用非常廣泛，具有剛度大、變形小、施工便 捷、質量易于控制等優點。這種由粧加固的路堤稱為粧承式路基。粧承式路基在運營期間， 受到列車產生的循環荷載。在循環荷載作用下，剛性粧及易發生累積沉降以及承載力變化 的現象。路基的厚度是尚速鐵路路基設計中一項重要的設計指標。目如，尚速鐵路設計規 范設計根據衰減至路基底部的動應力小于路基自重應力的〇. 2倍來確定路基的厚度，并且 認為路基內部的動應力衰減趨勢可按照Boussinesq解進行計算。該設計方法并沒有考慮 粧承式路基內部土拱效應對路基內部動應力傳遞的影響以及剛性粧在長期循環荷載作用 下的累積沉降和承載力變化的現象。現有的研宄成果表明，土拱效應對路基內部的動應力 傳遞有明顯的影響，其影響規律和土拱對靜應力的傳播規律影響類似。在土拱的影響下，在 土拱高度至路基表面范圍內，路基內部的動應力按照Boussinesq解衰減；在土拱高度范圍 內，粧頂上方土體內部的動應力隨路堤深度遞增，粧間上方土體內部的動應力則隨路基深 度加速衰減。對于粧承式路基，粧頂承擔了絕大部分動應力，且會對剛性粧的累積沉降產生 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定性有較大的影響， 因此對于粧承式路基的設計，必須考慮加固粧在長期循環荷載作用下的累積沉降。
[0003] 現有的研宄成果表明當單粧的循環荷載比CLR以及靜荷載比SLR滿足 0彡15CLR+5SLR < 3時，加固粧無沉降或略有累積沉降，10周左右達到穩定，累積沉降小于 0. 1%。d。因此當滿足0彡15CLR+5SLR < 3時，能保證粧承式路基運營期間的長期穩定性、 安全性以及舒適性。
[0004] 同時研宄成果表明粧頂承擔的動荷載分擔比和EBGEO 土拱計算理論得到的粧土 荷載分擔比較為一致。因此對于粧承式路基內部動應力的計算，需要考慮土拱效應的影響。 計算粧頂承擔的動荷載可以分成兩部計算：1，利用Boussinesq解計算土拱高度上方的動 應力；2,根據粧土荷載分擔比計算粧頂承擔的動荷載（不考慮動應力在土拱內部的衰減）。

【發明內容】

[0005] 為了控制粧承式路基列車長期循環荷載作用下加固粧的累積沉降，解決粧承式路 基列車運行舒適性和安全性的問題，本發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，應用于粧承式路基的設計。
[0006] 本發明采用的技術方案是包括以下步驟：
[0007] 1)路基內部的土拱高度扎為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)解計算衰減至土拱高度上方的動應力〇 d;
[0008] 上述土拱高度He即采用以下公式計算：
【主權項】
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 克解計算衰減至土拱高度上方的動應力0d; 2) 根據上述計算得到的動應力〇(1與粧間距s、粧頂荷載分擔KEp計算得到粧頂上方 動荷載P d; 3) 根據路基填料的重度γ、路基上部荷載Ws以及粧頂荷載分擔比E 5計算得到粧頂上 方靜荷載Ps; 4) 根據粧端極限承載力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 用以下公式計算得到粧頂上方的單粧循環荷載比CLR以及靜荷載比SLR : CLR = Pd/Pu SLR = Ps/Pu 使得計算得到的單粧循環荷載比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 累積沉降不發展，完成對粧承式路基加固粧累積沉降的控制。
2. 根據權利要求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算得到： Pd= Ep · S2 · 〇d 其中，σ d為動應力，s為粧間距，Ep為粧頂荷載分擔比。
3. 根據權利要求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 單粧范圍內平均應力。
4. 根據權利要求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比Ep采用以下德國加筋土規范土拱計算公式得到的：
其中，X為平方參數，A1為粧帽間距參數，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，K rait為強度參數，H e為土拱高度，a為粧帽尺寸。
5. 根據權利要求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X縣體梁用以下公式計算：
其中，s為粧間距，λ 2為粧帽布置系數，K rait為強度參數，a為粧帽尺寸。
6. 根據權利要求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λ 1具體采用以下公式計算：
其中，S為粧間距，a為粧帽尺寸。
7. 根據權利要求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λ 2具體采用以下公式計算：
其中，s為粧間距，a為粧帽尺寸。
8. 根據權利要求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： 所述的強度參數Krait具體采用以下公式計算： 其中，P為路基填料摩擦角。
【專利摘要】本發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算衰減至土拱高度上方的動應力；根據動應力與樁間距、樁頂荷載分擔比計算得到樁頂上方動荷載；根據路基填料的重度、路基上部荷載和樁頂荷載分擔比計算得到樁頂上方靜荷載；根據樁端極限承載力與樁頂上方靜荷載、樁頂上方動荷載計算得到樁頂上方的單樁循環荷載比和靜荷載比：在單樁循環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
【申請號】CN201510083921
【發明人】陳仁朋, 汪焱衛, 陳金苗, 王瀚霖, 邊學成
【申請人】浙江大學
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月15日