[发明专利]考虑地基土体支承作用的桩板结构解析计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及铁道工程设计技术领域，尤其涉及一种考虑地基土体支承作用的桩板结构解析计算方法。

背景技术

桩板结构是一种新型轨下基础结构型式，桩板结构包括包括多个桩和设置于桩顶端的承载板。桩板结构中，位于承载板下方的地基土体对承载板具有支承作用，桩埋在地基土体中并且受地基土体的侧向约束作用。承载板是桩板结构设计中最关键的构件。

根据目前国内外的工程实践，桩板结构主要有如下三种型式：

(1)独立墩柱式，该结构由桩、承载板以及地基土体三部分组成，承载板位于地基上方，且承载板并与桩固结，轨道结构直接作用在承载板上，该结构应用于我国遂渝线和武广高铁等铁路线中；

(2)托梁式，该结构由桩、托梁、承载板以及地基土体四部分组成，桩与承载板通过托梁连接，该结构应用于我国武广高铁的部分地段；

(3)埋入式，该结构由桩、承载板以及地基土体三部分组成，具体为桩板固结位于地基土体中，板上填筑路堤填料，最后进行轨道结构施工，该结构应用于我国郑西高铁中。

对比上述三种桩板结构型式，可以看出，独立墩柱式由于构造简单，整体性强，直接与上部轨道结构相连接，在保持轨道结构稳定性方面，尤其是无砟轨道无缝线路稳定性方面具有非常好的优势，因此也是国内外应用较多的一种型式。

在实际的工程实践中，为了降低设计难度桩板结构通常采用独立墩柱式结构，该结构忽略承载板下方的地基土体的支承作用。由于独立墩柱式结构不考虑承载板下方的地基土体的支承作用，为了保证安全，通常是增加承载板和桩的体积和强度，使得墩柱式结构的施工用料增加，从而导致墩柱式结构的造价较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种考虑地基土体支承作用的桩板结构解析计算方法。本发明提供的考虑地基土体支承作用的桩板结构解析计算方法包括如下步骤：

确定第一假设条件：地基土体对承载板的支承作用满足文克勒地基模型，承载板的中跨部分在荷载作用下因形变发生竖向位移；且在荷载作用下桩在地基土体中不发生沉降；

根据第一假设条件计算得到承载板的中跨部分的第一竖向位移以及承载板的中跨部分所受的剪力、弯矩和第一地基反力；

确定第二假设条件：地基土体对承载板的支承作用满足文克勒地基模型，承载板的中跨部分为刚体；且在荷载作用下桩在地基土体中发生沉降；

根据第二假设条件计算得到承载板的中跨部分的第二竖向位移及其所受的第二地基反力；

计算承载板的中跨部分的总竖向位移及其所受的总剪力、总弯矩和总地基反力。

优选地，在荷载作用下，承载板的中跨部分变形的微分方程为：

EId4y(x)dx4+μy(x)=0;]]>

其中，E为承载板的混凝土的弹性模量；I为承载板的截面的惯性矩；μ为承载板下方的地基土体的支承刚度；y为承载板的中跨部分的任意一点的竖向位移；x为承载板的中跨部分的该任意一点与承载板的中跨部分的端点之间的距离。

优选地，通过计算所述第一竖向位移和所述第二竖向位移的和获得承载板的中跨部分的总竖向位移。

优选地，通过计算所述第一地基反力和所述第二地基反力的和获得承载板的中跨部分所受的总地基反力。

优选地，承载板的中跨部分所受的总剪力为根据所述第一假设条件计算得到的承载板的中跨部分所受的剪力。

优选地，承载板的中跨部分所受的总弯矩为根据所述第一假设条件计算得到的承载板的中跨部分所受的弯矩。

本发明具有如下有益效果：

本发明的桩板结构解析计算方法考虑承载板下方的地基土体的支承作用，在保证安全的情况下，能够减少桩板结构的施工用料，从而降低桩板结构的造价。

附图说明

图1为桩板结构的示意图；