[發(fā)明專利]一種鐵路用土工格室加固路基基床方案快速確定的方法

有效

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• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN106065549B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王炳龍;肖軍華;楊龍才;宮全美;劉琤玉;蔣周耘;張秋陽
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: E01B2/00
• 分類號: E01B2/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產(chǎn)權(quán)代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鐵路路基工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種鐵路用土工格室加固路基基床方案快速確定的方法。

背景技術(shù)

隨著我國鐵路的高速重載化，對路基的要求也相應(yīng)提高，路基基床必須具有足夠的強度和穩(wěn)定性。路基基床下沉，是較為常見的病害，它的產(chǎn)生增加了養(yǎng)護工作量，病害嚴重時甚至威脅行車安全。所以必須對路基基床進行加固。

土工格室具有材質(zhì)輕、耐磨損、強度高的特點，能有效地改善基床的動應(yīng)力，縮短施工周期，減少對運營的干擾，與其他整治方式相比具有明顯的優(yōu)點。但在推廣利用土工格室強化路基基床的工程中，目前對不同換填厚度的效果差異認識不夠，設(shè)計時多參考相近工程或者試驗結(jié)果。這導(dǎo)致?lián)Q填厚度的取值缺乏理論依據(jù)，換填厚度過小，基床所受的動應(yīng)力與靜應(yīng)力之和不滿足基床土容許承載力要求；換填厚度過大，無謂地增加了工程成本。

因此有必要提出一種鐵路用土工格室加固路基基床方案快速確定的方法，在利用土工格室強化路基基床的工程中，使設(shè)計人員可以簡單方便地進行換填厚度的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種鐵路用土工格室加固路基基床方案快速確定的方法，通過對土工格室整治基床下沉病害工程中換填厚度的計算，確保了經(jīng)土工格室-砂墊層衰減后的動應(yīng)力與由軌道結(jié)構(gòu)、換填層自重產(chǎn)生的自重附加應(yīng)力之和滿足基床土的容許承載力要求；同時可避免采用過大的換填厚度導(dǎo)致工程成本的增加。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種鐵路用土工格室加固路基基床方案快速確定的方法，土工格室加固路基基床方案是指在道床下方路基內(nèi)設(shè)置土工格室-砂墊層換填層，所述土工格室-砂墊層換填層包括由上至下依次設(shè)置的土工格室填砂組合體和下臥砂墊層，所述道床的厚度為H₁，該方法包括以下步驟：

S1：獲取基床土容許承載力[f₀]；

S2：根據(jù)列車軸重、速度以及鐵路線路等級，獲得路基面動應(yīng)力σ_d，并根據(jù)軌道結(jié)構(gòu)獲得軌道結(jié)構(gòu)自重在路基面的靜應(yīng)力σ_cm；

S3：選取土工格室的尺寸，獲得選定土工格室的高度h和動應(yīng)力衰減系數(shù)η；

S4：根據(jù)動應(yīng)力衰減速率，將下臥砂墊層劃分為第一下臥砂墊子層和第二下臥砂墊子層，并獲得第一下臥砂墊子層的單位厚度動應(yīng)力衰減值ξ₁和第二下臥砂墊子層的單位厚度動應(yīng)力衰減值ξ₂，ξ₁＞ξ₂；

S5：根據(jù)換填厚度關(guān)系式得到軌枕底距離土工格室-砂墊層換填層底面的換填厚度H，所述換填厚度關(guān)系式如下：

式中，γ為設(shè)定的土工格室-砂墊層換填層的平均容重，R_cr為設(shè)定的動靜比。

所述路基面動應(yīng)力σ_d滿足以下公式：

σ_d＝0.26P_s(1+αV)

式中，P_s為列車軸重，α為動力沖擊系數(shù)，V為列車速度。

動靜比R_cr取值為0.5～0.7。

土工格室-砂墊層換填層的平均容重γ取值為19kN/m³。

所述第一下臥砂墊子層距軌枕底的深度范圍為0.4～0.65m，第一下臥砂墊子層的單位厚度動應(yīng)力衰減值ξ₁取值為140kPa，所述第二下臥砂墊子層距軌枕底的深度范圍為0.65～1.2m，第二下臥砂墊子層的單位厚度動應(yīng)力衰減值ξ₂取值為100kPa。

所述步驟S5之后還包括步驟S6：建立在不同土工格室的尺寸和不同基床土容許承載力下的換填厚度取值表格，供方案設(shè)計人員快速查找。

所述土工格室的尺寸包括焊距和高度，土工格室的焊距取340mm或400mm，土工格室的高度取100mm、150mm或200mm。

所述換填厚度取值表格中基床土容許承載力以10kPa為間隔取值，當(dāng)基床土容許承載力的實際取值不在換填厚度取值表格中時，按線性插值的方式獲得基床土容許承載力的實際取值對應(yīng)的換填厚度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：