[发明专利]基于2D-3D转换系数的加筋路堤加筋体最大垂度的获取方法、系统及装置

权利要求书

1.一种基于2D-3D转换系数的桩承式加筋路堤相邻桩间加筋体最大垂度的获取方法，其特征在于，所述的获取方法包括：

采集桩承式加筋路堤的物理参数，所述物理参数包括路堤高度、桩帽尺寸、桩间距、路堤填土的容重和内摩擦角；

根据路堤高度、桩帽大小、桩间距、路堤填土的容重和内摩擦角，获取加筋体桩间土中心处的竖向应力σ_s；

根据加筋体桩间土中心处竖向应力平衡，获取二维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度；

利用仿真软件建立三维模型，根据三维模型在相同桩间距条件下通过仿真软件建立二维模型，利用三维模型的相邻桩间最大垂度与二维模型相邻桩间最大垂度的比值获取2D-3D转换系数；

根据2D-3D转换系数和二维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度获取三维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度。

2.根据权利要求1所述的一种基于2D-3D转换系数的桩承式加筋路堤相邻桩间加筋体最大垂度的获取方法，其特征在于，所述根据路堤高度、桩帽尺寸、桩间距、路堤填土的容重和内摩擦角，获取加筋体桩间土中心处的竖向应力σ_s过程为：

建立二维土拱竖向平衡方程：

其中，σ_r为径向应力，r为径向距离，为微单元体圆心角，γ为路堤填料容重，σ_θ为侧向应力；

所述通过建立二维土拱竖向平衡方程，化简并省略高阶微量获得简化的竖向平衡方程：

在极限状态下，拱顶切向应力与径向应力间的关系表达式为：

σ_θ＝K_pσ_r，

所述极限状态表示土体达到最大承载能力或不适于继续承载的变形的状态下，其中，K_p表示朗肯被动土压力系数；

所述极限状态下，二维土拱竖向平衡方程为：

其中，C为待定系数；

作用在土拱顶部下拱面竖向应力σ_i为：

其中，s为桩间距，a为桩帽直径,H为路堤高度；

作用在桩间土拱中心处的竖向应力σ_s可表示为：

因此，作用在桩间土拱中心处的竖向应力σ_s为

3.根据权利要求2所述的一种基于2D-3D转换系数的桩承式加筋路堤相邻桩间加筋体最大垂度的获取方法，其特征在于，所述桩间土拱中心处的竖向应力σ_s还包含桩间土拱上竖向应力不均匀分布，土拱作用在相邻桩间条带范围内的荷载σ′_s为：

σ′_s＝0.8σ_s。

4.根据权利要求1所述的一种基于2D-3D转换系数的桩承式加筋路堤相邻桩间加筋体最大垂度的获取方法，其特征在于，所述根据加筋体桩间土中心处竖向应力平衡，获取二维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度，包括：

加筋体变形呈抛物线，加筋体变形方程为：

其中，δ_s(x)为加筋体竖向垂度方程，δ_smax为相邻桩间加筋体中心处最大垂度，x为横坐标；

格栅固定在桩帽边缘，根据格栅的变形方程得到在桩帽边缘处格栅的偏转角为：

其中，y′为加筋体变形方程在桩帽边缘处的的导数，δ′为加筋体竖向垂度方程的导数；

根据Winkler弹性地基，获得的地基为弹性地基：

σ_sb(x)＝k·δ_s(x)，

地基土反力系数k值为：

其中，hc为桩间软土的获取深度，Es为桩间软土层的一维压缩模量；

作用在加筋体底部均布的地基土反力为：

加筋体上的竖向平衡方程为：

根据平衡方程得到二维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度