[发明专利]桩承式路堤固结沉降半解析计算方法

摘要

本发明公开了一种桩承式路堤固结沉降半解析计算方法。其步骤为：将单桩等效处理范围内的地基及上部路堤填料简化为轴对称圆柱体，通过土拱效应把路堤与地基及桩体联系起来，采用有限差分法求解地基固结问题，采用荷载传递法求解桩土荷载传递问题，首次建立了考虑路堤‑托板‑桩‑地基耦合作用的桩承式路堤半解析固结模型，并获得了解答。本发明采用的假定更贴为实际，考虑了桩承式路堤各组成部分的耦合作用，能够有效解决工程实际中桩承式路堤的固结沉降计算问题，使其满足工程设计要求，可考虑各种桩长、桩托板、桩间距、路堤高度参数变化情况下桩承式路堤的地基固结沉降计算问题，概念清晰，计算简便，且计算结果更贴近实际。

主权项

1.一种桩承式路堤固结沉降半解析计算方法，其特征在于：其步骤为：步骤一：基本假定由于桩承式路堤体系非常复杂，为了使该问题得到简化，取单桩处理范围进行分析，将其简化成轴对称问题，作了以下基本假定：⑴路堤荷载瞬时施加；⑵地基固结过程中，任意深度处桩上的荷载、桩间土上的孔压及桩间土上的有效应力之和等于路堤荷载；⑶地基是饱和的；⑷桩在压缩过程中桩身直径和弹性模量不变；⑸不考虑桩托板自身的变形；⑹地基土体固结符合太沙基固结理论；⑺桩托板上的竖向土压力均匀分布，桩间土在托板顶面高度处的竖向土压力均匀分布；⑻桩土界面荷载传递采用双曲线模型，桩端土反力与桩端刺入变形采用理想弹塑性模型；步骤二：路堤土拱分析模型假定路堤桩为管桩，正方形布置，桩顶设置正方形刚性混凝土托板，取单桩及其处理范围内的路堤、地基土为研究对象，将桩托板上部填土等效成直径为内土柱；将单桩处理范围内桩间土上方的填土等效成圆筒形外土柱，根据等沉面厚度可以求得作用在内外土柱上的压力、内外土柱的变形量及桩土沉降差；步骤三：地基固结分析模型对桩承式路堤固结问题的研究考虑轴对称理论模型，把桩单元的竖向受力平衡方程转换为代数方程按迭代法求解；步骤四：桩周土固结的差分求解在桩侧土固结过程中，对应于桩身各节点土的沉降用有限差分法来进行计算，先将地基划分成矩形网格，横边表示微小的计算时段Δt，竖边表示微小的深度距离段Δz，根据差分法把太沙基一维固结方程转化成代数表达式，由此求得任何时刻的超静水压力分布，并进行孔隙水压力计算；步骤五：选取双曲线模型作为桩侧荷载传递模型，根据桩土相对位移关系求解桩侧摩阻力；选取桩端理想弹塑性模型作为桩端荷载传递模型，根据试验结果取桩端极限位移值进行计算桩端阻力。