[发明专利]桩板结构中结构内力获取的方法和系统

说明书

本申请提供了桩板结构中结构内力获取的方法和系统，包括：将待获取桩板结构分解为横向二维框架结构以及纵向二维框架结构；建立所述横向二维框架结构的有限元模型；将所述待获取桩板结构处的路基的ZK均布活载应用于所述横向二维框架结构，并通过所述有限元模型获取所述待获取桩板结构中各桩的桩顶轴力Nsubgt;i/subgt;；根据所述桩顶轴力按照公式获取所述待获取桩板结构的荷载横向分布系数；根据所述荷载横向分布系数获取所述待获取桩板结构的结构内力。使得纵向二维框架结构分担的列车活载的比例得到明确计算，保证了计算结果的准确性。

技术领域

本申请属于桩板结构领域，尤其涉及桩板结构中结构内力获取的方法和系统。

背景技术

桩板结构是由钢筋混凝土桩、钢筋混凝土板刚接而成，与周围岩土体存在相互作用的接触非线性结构体系，具有优越的刚性特征，铁路荷载下变形小，在深厚软弱地基、岩溶、湿陷性黄土路基、桥隧之间短路基等基础变形控制严格的地区广泛使用，近年来逐渐被公路领域借鉴使用。

桩板结构设计中，一般取横、纵两个方向的二维板带简化为“梁-桩-弹簧”框架架构，继而采用有限元理论分别计算横、纵向二维框架结构内力进行配筋。

横向二维框架结构计算施加的列车活载可采用ZK均布活载；纵向二维框架结构的列车活载采用ZK标准活载，但由于ZK标准活载作用在整个板上，ZK标准活载在单片纵向二维框架结构上的分担比例不明确。列车活载在各片纵向二维框架结构上的分担比例取决于桩板结构的横向刚度，实际设计算中未准确考虑这种分担比例，导致桩板结构纵向计算存在较大主观随意性，结构内力与配筋缺乏合理性，留下安全隐患或过度配筋造成浪费。因此有必要结合桩板结构的受力特征，提出可靠的桩板结构荷载横向分布系数，改善桩板结构在纵向计算的准确度，提高结构安全。

针对以上情况，本发明提供桩板结构荷载横向分布系数的计算方法，计算方法基于桩板结构的力学推导得出，采用桩顶反力法计算桩板结构荷载横向分布系数，较于传统适用于公路板梁结构的杠杆原理法、偏心压力法，本方法力学意义明确，计算准确性高，尤其适用于桩板结构数值计算的实现。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供桩板结构中结构内力获取的方法和系统，使得纵向二维框架结构分担的列车活载的比例得到明确计算，保证了计算结果的准确性。

第一方面，提供了桩板结构中结构内力获取的方法，所述方法包括：

将待获取桩板结构分解为横向二维框架结构以及纵向二维框架结构；

建立所述横向与纵向二维框架结构的有限元模型；

将所述待获取桩板结构处的路基的ZK均布活载应用于所述横向二维框架结构，并通过所述有限元模型获取所述待获取桩板结构中各桩的桩顶轴力N_i；

根据所述桩顶轴力按照公式获取所述待获取桩板结构的荷载横向分布系数；

根据所述荷载横向分布系数获取所述待获取桩板结构的结构内力，包括：将ZK标准活载乘以所述荷载横向分布系数，采用移动荷载的形式施加在纵向二维框架结构上；通过所述有限元模型获取不同情况下的纵向二维框架结构的纵向内力，获取纵向内力集合；对所述纵向内力集合进行包络计算，获取纵向内力包络集合。

在一个可能的实现方式中，所述有限元模型中土层给桩提供的侧向约束由弹簧确定，弹簧刚度由所述土层的水平地基系数K确定。