[发明专利]高速铁路无砟轨道路基结构设计方法

权利要求书

1.一种高速铁路无砟轨道路基结构设计方法，其特征在于，包括：

(1)确定高速铁路无砟轨道荷载分布模型，从上到下依次包括支承层、基床表层及基床底层；

(2)建立基床表层和基床底层的粗颗粒路基填料动模量-应变关系模型；

(3)建立无砟轨道路基所述基床表层动变形、所述基床底层动应变控制准则；

(4)选取所述基床底层和所述基床表层的初始变形模量和初始厚度；

(5)将支承层、基床表层、基床底层采用Odemark法的模量与厚度当量假定进行均一化处理；从支承层开始计算路基应力与位移，获得基床表层和基床底层任意一点处的应变值γ^j-1_n，j表示迭代次数；下标n为1表示表层，n为2表示底层；

(6)采用粗颗粒路基填料动模量-应变关系模型，基于步骤(5)计算的基床表层与基床底层应变值γ^j-1_n，计算对应的动模量G_n^j-1，再计算对应的变形模量E^j_n；

(7)判断变形模量E^j_n与E^j-1_n的偏差是否满足阈值要求，如果不满足，则更新变形模量为E^j_n并返回步骤(5)计算基床表层与基床底层的动应变；如果满足则完成迭代计算，进入步骤(8)；

(8)判断是否满足所述基床表层动变形、基床底层动应变控制准则，如果不满足，则增加基床底层和表层厚度，并返回步骤(5)；如果满足，则分别比较计算得到的基床表层动变形、基床底层动应变值与控制准则限值的差值，如果差值控制在40％以内，则输出此时的基床底层和表层厚度，设计完成；如果差值超过40％，则减小基床底层和表层厚度，返回步骤(5)；

无砟轨道路基所述基床表层动变形、所述基床底层动应变控制准则为：

所述基床表层动变形不超过0.22mm；所述基床底层的应变平均值不超过K1倍的变形模量比E/E_max对应的应变，最大应变γ_max不超过K2倍的变形模量比E/E_max对应的应变，K1的取值范围为0.65～0.80，K2的取值范围为0.5～0.6。

2.根据权利要求1所述的高速铁路无砟轨道路基结构设计方法，其特征在于：所述动模量-应变关系模型为：

式中G_n为第n层动模量，G_n，max为第n层动模量最大值，γ为应变，γ_r为参考应变，C_u为填料不均匀系数；a为参考应变转换参数；σ′₀为有效围压；p_a为1个标准大气压。

3.根据权利要求1或2所述的高速铁路无砟轨道路基结构设计方法，其特征在于：所述基床底层和所述基床表层的初始变形模量和初始厚度确定包括：初始动模量取最大动模量G_n，max：

G_n,max＝AGF(e_n)(σ′₀)^nG

式中：AG和nG为经验参数，分别取4800和0.6；F(e_n)孔隙率的函数，e_n为基床底层或基床表层孔隙率；下标n为1表示表层，n为2表示底层；

采用E_n⁰＝2G_n,max*(1+μ)，计算基床底层或基床表层的初始变形模量E_n⁰，μ为土体泊松比。