[發明專利]一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法

有效

• 申請號: 202010182482.2
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111539051B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 吳邵海;周波;褚宇光;李安洪;姚裕春;張建文;王智猛;邱永平;肖朝乾;姚南;鄭永飛
• 申請（專利權）人: 中鐵二院工程集團有限責任公司
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 四川力久律師事務所 51221
• 代理人: 王波

本發明涉及土木工程技術領域，具體是指一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法，包含以下步驟：建立樁板結構三維靜力模型；將載荷參數輸入所述樁板結構三維靜力模型，輸出樁板結構的變形結果和受力結果；對所述變形結果和受力結果進行校核，確定樁板結構的最終結構參數。本發明所述的一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法，實現了架空式樁板結構的三維靜力計算，將載荷參數輸入樁板結構三維靜力模型，輸出樁板結構的變形結果和受力結果，能夠反映結構三維空間變形、多向受力、應力集中情況，給設計人員提供了全面、詳細的計算數據和結果，通過對所述變形結果和受力結果進行校核，從而確定樁板結構的最終結構參數。

技術領域

本發明涉及土木工程技術領域，具體是指一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法。

背景技術

樁板結構是鐵路路基工程中常見且成熟的一種地基處理方式，可以很好地控制鐵路軌道結構的工后沉降，而對于填方路堤地段，經常會采用樁板結構+填土的處理方式。這種“樁板結構+填土”的傳統路基結構形式存在地基處理面積大，占地寬度為路基面寬的數倍，需要大量路基填料，施工成本高等問題，故有人在該結構的基礎上提出了一種新型路基結構形式--架空式樁板結構，該結構為一種無填料無棄土、地基處理工程量小、占地面積少的新型路基結構形式，具有經濟、安全、環保、整體性良好、施工質量可控、能長期有效控制路基工后沉降和不均勻沉降等特點，該結構相對于傳統的樁板結構最大的區別去掉了填土并將附屬結構設置在承載板上。

對于樁板結構的計算是一種成熟且常見的計算方法，該方法通常采用沿線路方向或垂直于線路方向的二維線性模型。這種二維線性模型將承載板簡化成單位寬度的梁單元，將樁基簡化成一個彈簧單元，將豎向支撐的土體簡化為豎向彈簧單元，將列車荷載簡化為固定的等效線性荷載加載，通過有限元或者手動計算的方法得到樁板結構的受力和變形。

傳統樁板結構的計算方法對于架空式樁板結構是不合適的，主要原因如下：1)由于橫向受力差異很大，承載板不能簡化成單向板和梁，必須采用雙向板進行計算；2)承載板在荷載作用下，可能發生撓曲、扭轉等空間變形，這種變形是三維的，二維計算方法是無法反映的；3)去掉填土以后，承載板和托梁失去了土體的豎向支撐作用，將導致樁基處承載板的應力集中，二維計算無法準確計算該部分的應力集中效應4)將樁基簡化成一個彈簧單元，無法計算樁基本身的變形，更無法反映樁基的變形對上部結構的空間效應；5)列車荷載是移動的而非固定的，不同加載位置會造成不同的受力和變形效應，故架空式樁板結構的變形特性是三維的、空間的且受力上存在應力集中效應，傳統樁板結構的二維簡化計算方法是已無法用于架空式樁板結構的計算。

發明內容

本發明的目的在于：針對現有技術存在傳統樁板結構的二維簡化計算方法是已無法反映結構三維空間變形、多向受力、應力集中，不能用于架空式樁板結構的計算的問題，提供一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法，實現了架空式樁板結構的三維靜力計算，能夠反映結構三維空間變形、多向受力、應力集中情況，從而使得到的樁板結構的結構參數更精確。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法，包含以下步驟：

S1.基于擬定的樁板結構的結構參數，建立樁板結構三維靜力模型；

S2.將載荷參數輸入所述樁板結構三維靜力模型，輸出樁板結構的變形結果和受力結果；

S3.對所述變形結果和受力結果進行校核，確定樁板結構的最終結構參數。

本發明所述的一種架空式樁板結構的三維靜力計算方法，通過建立樁板結構三維靜力模型實現了架空式樁板結構的三維靜力計算，并且將載荷參數輸入樁板結構三維靜力模型，輸出樁板結構的變形結果和受力結果，能夠反映結構三維空間變形、多向受力、應力集中情況，而且，給設計人員提供了全面、詳細的計算數據和結果，通過對所述變形結果和受力結果進行校核，從而確定樁板結構的最終結構參數。

優選地，S1具體包含以下步驟：