[發明專利]基于2D-3D轉換系數的加筋路堤加筋體最大垂度的獲取方法、系統及裝置

在審

• 申請號: 202111327622.1
• 申請日: 2021-11-10
• 公開（公告）號: CN114139352A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 宮躍航;李明寶;鄭俊杰;姚文杰;郭億輝;席晨
• 申請（專利權）人: 東北林業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06T17/00;G06F119/14
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張宏威

1.一種基于2D-3D轉換系數的樁承式加筋路堤相鄰樁間加筋體最大垂度的獲取方法，其特征在于，所述的獲取方法包括：

采集樁承式加筋路堤的物理參數，所述物理參數包括路堤高度、樁帽尺寸、樁間距、路堤填土的容重和內摩擦角；

根據路堤高度、樁帽大小、樁間距、路堤填土的容重和內摩擦角，獲取加筋體樁間土中心處的豎向應力σ_s；

根據加筋體樁間土中心處豎向應力平衡，獲取二維條件下相鄰樁間加筋體的最大垂度；

利用仿真軟件建立三維模型，根據三維模型在相同樁間距條件下通過仿真軟件建立二維模型，利用三維模型的相鄰樁間最大垂度與二維模型相鄰樁間最大垂度的比值獲取2D-3D轉換系數；

根據2D-3D轉換系數和二維條件下相鄰樁間加筋體的最大垂度獲取三維條件下相鄰樁間加筋體的最大垂度。

2.根據權利要求1所述的一種基于2D-3D轉換系數的樁承式加筋路堤相鄰樁間加筋體最大垂度的獲取方法，其特征在于，所述根據路堤高度、樁帽尺寸、樁間距、路堤填土的容重和內摩擦角，獲取加筋體樁間土中心處的豎向應力σ_s過程為：

建立二維土拱豎向平衡方程：

其中，σ_r為徑向應力，r為徑向距離，為微單元體圓心角，γ為路堤填料容重，σ_θ為側向應力；

所述通過建立二維土拱豎向平衡方程，化簡并省略高階微量獲得簡化的豎向平衡方程：

在極限狀態下，拱頂切向應力與徑向應力間的關系表達式為：

σ_θ＝K_pσ_r，

所述極限狀態表示土體達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形的狀態下，其中，K_p表示朗肯被動土壓力系數；

所述極限狀態下，二維土拱豎向平衡方程為：

其中，C為待定系數；

作用在土拱頂部下拱面豎向應力σ_i為：

其中，s為樁間距，a為樁帽直徑,H為路堤高度；

作用在樁間土拱中心處的豎向應力σ_s可表示為：

因此，作用在樁間土拱中心處的豎向應力σ_s為

3.根據權利要求2所述的一種基于2D-3D轉換系數的樁承式加筋路堤相鄰樁間加筋體最大垂度的獲取方法，其特征在于，所述樁間土拱中心處的豎向應力σ_s還包含樁間土拱上豎向應力不均勻分布，土拱作用在相鄰樁間條帶范圍內的荷載σ′_s為：

σ′_s＝0.8σ_s。

4.根據權利要求1所述的一種基于2D-3D轉換系數的樁承式加筋路堤相鄰樁間加筋體最大垂度的獲取方法，其特征在于，所述根據加筋體樁間土中心處豎向應力平衡，獲取二維條件下相鄰樁間加筋體的最大垂度，包括：

加筋體變形呈拋物線，加筋體變形方程為：

其中，δ_s(x)為加筋體豎向垂度方程，δ_smax為相鄰樁間加筋體中心處最大垂度，x為橫坐標；

格柵固定在樁帽邊緣，根據格柵的變形方程得到在樁帽邊緣處格柵的偏轉角為：

其中，y′為加筋體變形方程在樁帽邊緣處的的導數，δ′為加筋體豎向垂度方程的導數；

根據Winkler彈性地基，獲得的地基為彈性地基：

σ_sb(x)＝k·δ_s(x)，

地基土反力系數k值為：

其中，hc為樁間軟土的獲取深度，Es為樁間軟土層的一維壓縮模量；

作用在加筋體底部均布的地基土反力為：

加筋體上的豎向平衡方程為：

根據平衡方程得到二維條件下相鄰樁間加筋體的最大垂度