[发明专利]一种架空式桩板结构的三维静力计算方法

说明书

本发明涉及土木工程技术领域，具体是指一种架空式桩板结构的三维静力计算方法，包含以下步骤：建立桩板结构三维静力模型；将载荷参数输入所述桩板结构三维静力模型，输出桩板结构的变形结果和受力结果；对所述变形结果和受力结果进行校核，确定桩板结构的最终结构参数。本发明所述的一种架空式桩板结构的三维静力计算方法，实现了架空式桩板结构的三维静力计算，将载荷参数输入桩板结构三维静力模型，输出桩板结构的变形结果和受力结果，能够反映结构三维空间变形、多向受力、应力集中情况，给设计人员提供了全面、详细的计算数据和结果，通过对所述变形结果和受力结果进行校核，从而确定桩板结构的最终结构参数。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体是指一种架空式桩板结构的三维静力计算方法。

背景技术

桩板结构是铁路路基工程中常见且成熟的一种地基处理方式，可以很好地控制铁路轨道结构的工后沉降，而对于填方路堤地段，经常会采用桩板结构+填土的处理方式。这种“桩板结构+填土”的传统路基结构形式存在地基处理面积大，占地宽度为路基面宽的数倍，需要大量路基填料，施工成本高等问题，故有人在该结构的基础上提出了一种新型路基结构形式--架空式桩板结构，该结构为一种无填料无弃土、地基处理工程量小、占地面积少的新型路基结构形式，具有经济、安全、环保、整体性良好、施工质量可控、能长期有效控制路基工后沉降和不均匀沉降等特点，该结构相对于传统的桩板结构最大的区别去掉了填土并将附属结构设置在承载板上。

对于桩板结构的计算是一种成熟且常见的计算方法，该方法通常采用沿线路方向或垂直于线路方向的二维线性模型。这种二维线性模型将承载板简化成单位宽度的梁单元，将桩基简化成一个弹簧单元，将竖向支撑的土体简化为竖向弹簧单元，将列车荷载简化为固定的等效线性荷载加载，通过有限元或者手动计算的方法得到桩板结构的受力和变形。

传统桩板结构的计算方法对于架空式桩板结构是不合适的，主要原因如下：1)由于横向受力差异很大，承载板不能简化成单向板和梁，必须采用双向板进行计算；2)承载板在荷载作用下，可能发生挠曲、扭转等空间变形，这种变形是三维的，二维计算方法是无法反映的；3)去掉填土以后，承载板和托梁失去了土体的竖向支撑作用，将导致桩基处承载板的应力集中，二维计算无法准确计算该部分的应力集中效应4)将桩基简化成一个弹簧单元，无法计算桩基本身的变形，更无法反映桩基的变形对上部结构的空间效应；5)列车荷载是移动的而非固定的，不同加载位置会造成不同的受力和变形效应，故架空式桩板结构的变形特性是三维的、空间的且受力上存在应力集中效应，传统桩板结构的二维简化计算方法是已无法用于架空式桩板结构的计算。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在传统桩板结构的二维简化计算方法是已无法反映结构三维空间变形、多向受力、应力集中，不能用于架空式桩板结构的计算的问题，提供一种架空式桩板结构的三维静力计算方法，实现了架空式桩板结构的三维静力计算，能够反映结构三维空间变形、多向受力、应力集中情况，从而使得到的桩板结构的结构参数更精确。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种架空式桩板结构的三维静力计算方法，包含以下步骤：

S1.基于拟定的桩板结构的结构参数，建立桩板结构三维静力模型；

S2.将载荷参数输入所述桩板结构三维静力模型，输出桩板结构的变形结果和受力结果；

S3.对所述变形结果和受力结果进行校核，确定桩板结构的最终结构参数。

本发明所述的一种架空式桩板结构的三维静力计算方法，通过建立桩板结构三维静力模型实现了架空式桩板结构的三维静力计算，并且将载荷参数输入桩板结构三维静力模型，输出桩板结构的变形结果和受力结果，能够反映结构三维空间变形、多向受力、应力集中情况，而且，给设计人员提供了全面、详细的计算数据和结果，通过对所述变形结果和受力结果进行校核，从而确定桩板结构的最终结构参数。

优选地，S1具体包含以下步骤：