[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

说明书

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、系统及装置，涉及特殊地基处理领域。现有获得桩间加筋体垂度的计算方法存在的计算复杂，且未考虑三维空间效应。本发明包括：获取桩承式加筋路堤的物理参数；根据桩承式加筋路堤的物理参数，分析二维土拱的顶部微单元，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的竖向应力平衡，获取二维条件下相邻桩间加筋体的最大垂度；建立三维模型，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。本发明适用于应用建筑领域。

技术领域

本发明属于特殊地基处理领域，特别涉及一种基于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。

背景技术

现有地基处理领域，获取桩间加筋体垂度的计算方法都是基于二维情况获得的，使用的公式也都相对复杂，耗费时间长，同时很多计算方法都没有考虑三维空间效应的影响。二维情况计算具有局限性，在实际工程中桩排布是正方形或者三角形，需要考虑三桩或者四桩范围内的土体自重等因素，同时还需考虑桩帽的长度、宽度和厚度三维因素的影响。而在二维情况或平面应变情况下，仅仅对相邻两桩进行分析，同时桩帽仅考虑长度、厚度，分析在平面范围内，考虑的影响因素远远少于三维情况。

发明内容

本发明解决了现有获得桩间加筋体垂度的计算方法存在的计算复杂，且未考虑三维空间效应的问题。

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，所述获取方法包括：

获取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，分析二维土拱的顶部微单元，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的竖向应力平衡，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。

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，分析二维土拱的顶部微单元，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；