[发明专利]一种多层式高速铁路基床结构的设计方法

权利要求书

1.一种多层式高速铁路基床结构的设计方法，按如下步骤进行：

①初步确定高速铁路基床的基床层数N，及各基床结构层的厚度、填料等级和地基系数K_30(第i层)，基床结构层层数N≥3；由第1基床结构层至第N基床结构层，各基床结构层的填料等级和地基系数K_30(第i层)依次降低，i为基床结构层所在层数，i＝1、2、……N，其中第1基床结构层采用级配碎石填筑，地基系数K_30(第1层)不小于190MP/m，地基系数K_30(第N层)不小于90MP/m；各基床结构层的厚度均不小于0.3m；各基床结构层的地基系数K_30(第i层)按下式确定：

K_30(第i层)＝90+(190-90)×(i-1)/N；

②根据路基面荷载确定动应力沿深度的分布，有砟轨道路基面荷载为三角形分布，无砟轨道路基面荷载为梯形分布，并确定基床不同深度处的路基动应力；

根据填料强度与地基系数K₃₀的关系确定第i基床结构层的填料强度[σ]_(第i层)：

式中，A为拟合参数，10^-3m；B为拟合参数，kPa，A和B通过试验确定；K为安全系数，取3.0；

绘制动应力分布曲线和填料强度曲线，如动应力曲线包络在填料强度曲线内则进行如下步骤③，否则需从动应力超出填料强度的位置开始增大地基系数，并重复进行步骤②；

③根据第i基床结构层处的动应力数值及变形模量，按下式确定各基床结构层处的动应变值：

E_(第i层)＝C×K_30(第i层)

式中：ε_(第i层)为各基床结构层处的应变，10^-6；σ_(第i层)为各基床结构层处的应力kPa；E_(第i层)为各基床结构层处填料的变形模量，Mpa；C为考虑填料非线性特性后的模量转换参数，m，对于非粘性土C取1.33；

根据下式确定各基床结构层的填料应变阈值：

[ε]_(第i层)＝D×K_30(第i层)+F

式中：[ε]_(第i层)为各基床结构层处的应变，10^-6；D为试验参数，m/Mpa，F为试验参数；当填料为非粘性土时，对于有砟轨道D取0.47，F取173；对于无砟轨道D取0.28，F取107；

④根据各基床结构层处的动应变确定基床范围内的动变形s：

式中：s为基床范围的动变形，mm；h为各基床结构层处的深度，m；

基床范围内的动变形限值，有砟轨道取1mm，无砟轨道取0.22mm；如动变形小于动变形限值则满足要求，否则，自第1层基床开始增大地基系数，并重复步骤②、步骤③和步骤④；

⑤根据步骤②至步骤④的计算结果，最终确定基床结构层层数N和各基床结构层的厚度及压实标准。

2.如权利要求1所述一种多层式高速铁路基床结构设计方法，其特征是：所述基床层数N在高速铁路所在区域优质填料丰富时为3～6层，在优质填料匮乏时为7～8层。

3.如权利要求1所述一种多层式高速铁路基床结构的设计方法，其特征是：所述各基床结构层的厚度为H/N，H为高速铁路基床厚度，有砟轨道H取3.0m,无砟轨道H取2.7m。