用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力和臨界高度計算方法與流程
1.本發明的實施方式涉及樁帽梁支撐式路堤的土拱效應研究技術 領域，更具體地，本發明的實施方式涉及一種用于樁帽梁支撐式路堤 的豎向應力和臨界高度計算方法。
背景技術：
2.本部分旨在為權利要求書中陳述的本發明的實施方式提供背景 或上下文。此處的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已經 想到或者已經探究的概念。因此，除非在此指出，否則在本部分中描 述的內容對于本技術的說明書和權利要求書而言不是現有技術，并且 并不因為包括在本部分中就承認是現有技術。
3.國內長期的工程項目經驗積累中，發現樁承式屈服區在用于深厚 軟土地基特別是上覆硬殼層缺失的深厚軟土地基處理時，在滿足整體 穩定性驗算的條件下仍存在一定失穩的風險。深厚軟土中剛性樁復合 地基除發生整體穩定破壞外還可能發生“繞流滑動破壞”，可采用樁 梁(pb)復合地基和樁帽梁(pcb)復合地基方案，促進土拱作用的 發揮、增加樁頂側向剛度和剛性樁的抗彎強度，以發揮剛性樁復合地 基豎向承載力大的優點。地梁結構或樁帽-地梁結構類似于在樁頂設 置的剛性筏結構，沒有辦法直接增加地基的承載力，而是通過促進填 土荷載往樁頂傳遞(土拱效應)、增加樁頂側向剛度、樁身抗彎強度 以及控制樁頂不均勻沉降等，進而促進剛性樁復合地基承載性能的發 揮。
4.通過實體工程對樁帽梁結構(簡稱pcb結構)復合屈服區進行了 原位觀測研究，結果表明pcb結構在減少地基橫向位移、樁與樁周土 整體沉降和不均勻沉降方面效果明顯，因此認為pcb結構的復合屈服 區在提高屈服區穩定性方面十分有效。剛性樁復合地基中，地基頂面 土體的沉降量往往大于樁頂，這種不均勻沉降使得路基填料中產生剪 應力，將垂直應力從樁間土傳遞到樁頂，這種荷載傳遞現象被稱之為 土拱效應。對pcb結構的土拱效應進行研究可以幫助設計人員明確樁 承式復合地基的樁頂荷載分擔比例或應力降低率，從而更加準確的確 定基樁所需承載力和地梁結構的尺寸和剛度。
5.但是當前有關pcb結構的荷載傳遞機理的研究較少，并且對于正 三角形型布樁、圓形樁帽條件下的土拱研究也相對較少。雖然目前普 遍認為等沉面的臨界高度(等沉面到地基頂面或樁帽頂的高度)與諸 多因素(如路堤的填土參數、樁間距等)相關，但目前提出的等沉面 臨界高度計算公式基本只取決于樁間距或樁凈距，這會造成某些工況 下土拱效應的理論值與實際值偏差較大。另外，目前還有一些采用定 值臨界高度的計算方法，這種方法得出的地基頂面受拉和應力折減率 在填土高度較高時理論值與試驗值偏差較大。
技術實現要素：
6.現有技術中，樁帽梁支撐式路堤的土拱效應研究存在以上諸多弊 端。為此，非常需要一種用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力和臨界高 度計算方法，用于至少解決上述諸多弊端之一。
7.在本上下文中，本發明的實施方式期望提供一種用于樁帽梁支撐 式路堤的豎向
應力和臨界高度計算方法。
8.在本發明實施方式的第一方面中，提供了一種用于樁帽梁支撐式 路堤的豎向應力計算方法，包括：獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、 布樁設計參數和路基頂面設計荷載；所述填土參數包括路堤中各土層 的粘聚力、內摩擦角和重度；所述布樁設計參數包括布樁方式、樁間 距、樁帽半徑和地梁寬度；所述布樁方式為正三角形布樁；根據所述 填土參數、布樁設計參數和路基頂面設計荷載，利用豎向應力計算公 式計算得到樁帽梁支撐式路堤在給定深度處的豎向應力；所述豎向應 力計算公式為樁帽梁支撐式路堤的豎向應力與其填土參數、布樁設計 參數、路基頂面設計荷載和路堤深度之間的關系式。
9.在一個實施例中，所述豎向應力計算公式為： 式中，z為路堤深度，σz為樁帽梁 支撐式路堤在深度z處的豎向應力，γ為土的重度，c、φ分別為填 土的粘聚力和內摩擦角，k0為土的側壓力系數，q為路基頂面設計荷 載，p是樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積，g是樁帽梁結構屈服 區域的周長。
10.在另一個實施例中，土的側壓力系數k0為：
11.在又一個實施例中，樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積p為： 式中，d是樁間距，r是樁帽半徑， w是地梁寬度。
12.在再一個實施例中，樁帽梁結構屈服區域的周長g為：
13.g＝3d-6r+6.8w。
14.在本發明實施方式的第二方面中，提供了一種用于樁帽梁支撐式 路堤的臨界高度計算方法，包括：獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、 布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度；所述填土參數包 括路堤中各土層的粘聚力、內摩擦角和重度；所述布樁設計參數包括 布樁方式、樁間距、樁帽半徑和地梁寬度；所述布樁方式為正三角形 布樁；根據所述填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際 填土高度，利用臨界高度計算公式計算得到等沉面的理論臨界高度； 所述臨界高度計算公式為樁帽梁支撐式路堤的等沉面臨界高度與其 填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度之間的 關系式；結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度對等沉面的理論臨界 高度進行修正，得到等沉面的實際臨界高度。
15.在一個實施例中，所述臨界高度計算公式為： 式中，hf為等沉面的理論 臨界高度，p是樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積，g是樁帽梁結 構屈服區域的周長，k0為土的側壓力系數，γ為土的重度，c、φ分 別為填土的粘聚力和內摩擦角，q為路基頂面設計荷載，h為樁帽梁 支撐式路堤的實際填土高度。
16.在另一個實施例中，所述結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度 對等沉面的理
論臨界高度進行修正，包括：若等沉面的理論臨界高度 小于實際填土高度，則等沉面的實際臨界高度等于等沉面的理論臨界 高度；若等沉面的理論臨界高度大于實際填土高度，則等沉面的實際 臨界高度等于實際填土高度。
17.在又一個實施例中，土的側壓力系數k0為：
18.在再一個實施例中，樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積p為： 樁帽梁結構屈服區域的周長g為： g＝3d-6r+6.8w，式中，d是樁間距，r是樁帽半徑，w是地梁寬度。
19.本發明的有益效果包括：本發明通過對樁帽梁結構的荷載傳遞機 理進行研究，得到了正三角形型布樁、圓形樁帽條件下，樁帽梁支撐 式路堤在任意深度處的豎向應力計算方法。
20.進一步地，本發明補充提出了決定樁帽梁支撐式路堤等沉面臨界 高度的相關要素，即提出：等沉面臨界高度除與路堤的填土參數和布 樁設計參數相關，更與路堤的實際填土高度和路基頂面設計荷載呈正 相關。與現有技術中僅考慮樁間距或樁凈距的等沉面臨界高度計算方 法相比，本發明計算出的等沉面臨界高度更加準確。
21.另外，由于本發明在計算等沉面臨界高度時，考慮了路堤的實際 填土高度的影響，與現有采用定值臨界高度的計算方法相比，能夠減 少在路堤填土高度較高時，地基頂面受拉和應力折減率理論值與試驗 值偏差較大的問題。
22.同時，本發明計算時僅使用可簡易獲得的路堤填土參數、布樁設 計參數、填土高度、荷載條件，易于實現，在工程中有較高的實用價 值。
附圖說明
23.通過參考附圖閱讀下文的詳細描述，本發明示例性實施方式的上 述以及其他目的、特征和優點將變得易于理解。在附圖中，以示例性 而非限制性的方式示出了本發明的若干實施方式，其中：
24.圖1示意性地示出了根據本發明一個實施例的一種用于樁帽梁 支撐式路堤的豎向應力計算方法100的流程圖；
25.圖2示意性地示出了根據本發明實施例的各種土層的基本物理 參數圖；
26.圖3-1示意性地示出了根據本發明實施例的地基加固方案圖；
27.圖3-2示意性地示出了根據本發明實施例的布樁設計參數圖；
28.圖3-3示意性地示出了根據本發明實施例的工程案例監測儀器 安裝位置示意圖；
29.圖4-1示意性地示出了根據本發明實施例的正三角形布樁組成 的樁帽梁結構的俯視圖；
30.圖4-2示意性地示出了根據本發明實施例的正三角形布樁組成 的樁帽梁結構的三維視圖；
31.圖5-1示意性地示出了根據本發明實施例的懸鏈線拱模型示意 圖；
32.圖5-2示意性地示出了根據本發明實施例的懸鏈線拱模型的單 元體受力分析圖；
33.圖6示意性地示出了根據本發明另一個實施例的一種用于樁帽 梁支撐式路堤的臨界高度計算方法600的流程圖；
34.圖7示意性地示出了根據本發明實施例的填土高度為8m時不同 深度處的樁間土應力分布圖；
35.在附圖中，相同或對應的標號表示相同或對應的部分。
具體實施方式
36.下面將參考若干示例性實施方式來描述本發明的原理和精神。應 當理解，給出這些實施方式僅僅是為了使本領域技術人員能夠更好地 理解進而實現本發明，而并非以任何方式限制本發明的范圍。相反， 提供這些實施方式是為了使本公開更加透徹和完整，并且能夠將本公 開的范圍完整地傳達給本領域的技術人員。
37.根據本發明的實施方式，提出了一種用于樁帽梁支撐式路堤的豎 向應力和臨界高度計算方法。此外，附圖中的任何元素數量均用于示 例而非限制，以及任何命名都僅用于區分，而不具有任何限制含義。
38.下面參考本發明的若干代表性實施方式，詳細闡釋本發明的原理 和精神。
39.本發明結合樁帽加地梁試驗段的長期受力變形特征，分析地梁結 構對提高地基承載特性和抗沉降變形性能的作用機理，隨后改進了現 有的摩擦拱模型使其適用于三角形摩擦拱。對樁帽梁結構的土拱理論 計算方法進行了修正，通過討論分析得出臨界高度計算方法。
40.在介紹了本發明的基本原理之后，下面具體介紹本發明的各種非 限制性實施方式。
41.下面參考圖1來描述根據本發明示例性實施方式的一種用于樁 帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法。需要注意的是，本發明的實施 方式可以應用于適用的任何場景，只要是涉及到計算樁帽梁支撐式路 堤的土拱豎向應力的應用場景中，均可以采用本發明所介紹的方法。
42.圖1示意性地示出了根據本發明一個實施例的一種用于樁帽梁 支撐式路堤的豎向應力計算方法100的流程圖，其中包括步驟s101 和步驟s102。
43.在步驟s101中，獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計 參數和路基頂面設計荷載。
44.其中，樁帽梁支撐式路堤的填土參數(以下簡稱路堤填土參數) 包括：路堤中各土層的粘聚力c、內摩擦角和重度γ。作為舉例， 可以通過工程現場土工試驗確定路堤填土參數。標準土工試驗屬于現 有技術，例如可以包括：原位剪切和室內直接剪切試驗等，在此不進 行詳細展開。
45.圖2所示參數為通過工程現場土工試驗得到的各種土層的基本 物理參數，從圖2中可以獲取各種土層的粘聚力c、內摩擦角等。
46.布樁設計參數包括：布樁方式、樁間距d、樁帽半徑r和地梁寬 度w，其中樁帽半徑r可以直接測得，也可以先測得樁帽直徑r，再 由樁帽直徑r換算得到。
47.本實施例中布樁方式為正三角形(梅花型)布樁(如圖3-2)， 包含3個圓形樁帽，3個圓形樁帽呈正三角形分布，樁帽之間通過地 梁連接。
48.在步驟s102中，根據步驟s101中獲取的填土參數、布樁設計參 數和路基頂面設計荷載，利用豎向應力計算公式計算得到樁帽梁支撐 式路堤在給定深度處的豎向應力。
49.其中，豎向應力計算公式為樁帽梁支撐式路堤的豎向應力與其填 土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和路堤深度之間的關系式。
50.本實施例中，豎向應力計算公式如下：
[0051][0052]
式中，z為路堤深度，σz為樁帽梁支撐式路堤在深度z處的豎向 應力，γ為土的重度，c、φ分別為填土的粘聚力和內摩擦角，k0為 土的側壓力系數，q為路基頂面設計荷載。p是樁帽梁結構屈服區域 豎向投影的面積，g是樁帽梁結構屈服區域的周長。
[0053]
其中，g＝3d-6r+6.8w，d是樁 間距，r是樁帽半徑，w是地梁寬度。
[0054]
本實施例中的豎向應力計算公式通過對圖4-1和圖4-2所示的正 三角形布樁組成的樁帽梁結構(簡稱pcb結構)進行受力分析得到。 圖4-1為pcb結構的俯視圖，將圖4-1中虛線范圍內的區域定義為一 個單元，單元中令樁帽和地梁正上方的土體為剛性墻，圖4-1中黑 粗實線范圍內的土體發生屈服，則黑粗實線范圍內的區域為pcb 結構的屈服區域，屈服區域豎向投影的面積為p，周長為g。圖4-2 為pcb結構的三維視圖，為了便于對塑性區進行應力分析，圖4-2 中未畫出剛性土墻。令圖4-2中路堤的填土總高度為h，至填土頂面 往下z深度處，取一厚度為dz的土層薄片，通過對該土層薄片進行 豎向受力平衡分析，即可得到上述豎向應力計算公式，利用該計算公 式能夠計算得到樁帽梁支撐式路堤在任意深度處的豎向應力。
[0055]
本實施例中，土的側壓力系數k0的計算公式為：
[0056][0057]
式中，φ為填土的內摩擦角。
[0058]
本實施例中的側壓力系數k0的計算公式，通過對圖5-1所示懸 鏈線拱墻面上某一三角形微元體進行受力平衡分析(見圖5-2)，并 結合莫爾圓以及側壓力系數定義得到。其中，圖5-1中，剛性墻之間 土體充分下沉，滑動面達到塑性極限狀態，令墻體是粗糙的，根據摩 爾圓可知在墻面上主應力的方向發生了偏轉，令轉動的角度為θ，θ 與墻體的粗糙程度相關。
[0059]
作為其他實施方式，也可以采用現有的側壓力系數計算公式來計 算出土的側壓力系數k0。
[0060]
綜上所述，本發明通過對樁帽梁結構的荷載傳遞機理進行研究， 得到了正三角形型布樁、圓形樁帽條件下，樁帽梁支撐式路堤在任意 深度處的豎向應力計算方法。
[0061]
下面參考圖6來描述根據本發明示例性實施方式的一種用于樁 帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法。需要注意的是，本發明的實施 方式可以應用于適用的任何場景，只要是涉及到計算樁帽梁支撐式路 堤的等沉面臨界高度(即等沉面到地基頂面的高度)的應
用場景中， 均可以采用本發明所介紹的方法。
[0062]
圖6示意性地示出了根據本發明一個實施例的一種用于樁帽梁 支撐式路堤的臨界高度計算方法600的流程圖，其中包括步驟s601、 步驟s602和步驟s603。
[0063]
在步驟s601中，獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計 參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度。
[0064]
其中，步驟s601中獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設 計參數和路基頂面設計荷載的方法與步驟s101相同，此處不再贅述。
[0065]
在步驟s602中，根據步驟s601中獲取的填土參數、布樁設計參 數、路基頂面設計荷載和實際填土高度，利用臨界高度計算公式計算 得到等沉面的理論臨界高度(即等沉面臨界高度的理論值)。
[0066]
其中，臨界高度計算公式為樁帽梁支撐式路堤的等沉面臨界高度 與其填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度之 間的關系式。
[0067]
本實施例中，臨界高度計算公式為：
[0068][0069]
式中，hf為等沉面的理論臨界高度，p是樁帽梁結構屈服區域豎 向投影的面積，g是樁帽梁結構屈服區域的周長，k0為土的側壓力系 數，γ為土的重度，c、φ分別為填土的粘聚力和內摩擦角，q為路 基頂面設計荷載，h為樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度。其中， g＝3d-6r+6.8w，d是樁間距，r是 樁帽半徑，w是地梁寬度。
[0070]
本實施例中的臨界高度計算公式，通過對圖4-2中的單元體進行 受力分析得到，本發明的臨界高度計算公式表明：等沉面臨界高度不 僅跟樁帽梁支撐式路堤的填土參數和布樁設計參數有關，還跟路堤的 實際填土高度h和路基頂面設計荷載q等有關。
[0071]
在步驟s603中，結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度對等沉 面的理論臨界高度進行修正，得到等沉面的實際臨界高度。
[0072]
具體地，令hf為等沉面的理論臨界高度，h為樁帽梁支撐式路堤 的實際填土高度，h
fc
為等沉面的實際臨界高度，則：當hf《h時，h
fc
＝hf； 當hf》h時，h
fc
＝h。
[0073]
綜上所述，本發明在計算等沉面的實際臨界高度時，綜合考慮了 四個方面的因素，分別是：樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計 參數、實際填土高度和路基頂面設計荷載。其中，路堤的填土參數體 現了填土性質(即粘聚力、內摩擦角、重度)對等沉面臨界高度的影 響；布樁設計參數體現了布樁結構(即樁間距、樁帽半徑、地梁寬度) 對等沉面臨界高度的影響；路堤的填土實際高度體現了填土高度對等 沉面臨界高度的影響；路基頂面設計荷載體現了載荷條件對等沉面臨 界高度的影響。
[0074]
由此可見，本發明方法具有以下優點：
[0075]
(1)補充提出了決定樁帽梁支撐式路堤等沉面臨界高度的相關 要素，即提出：等沉面臨界高度除與路堤的填土參數和布樁設計參數 相關，更與路堤的實際填土高度和路基頂面設計荷載呈正相關。與現 有技術中僅考慮樁間距或樁凈距的等沉面臨界高度計算方法相比，本 發明計算出的等沉面臨界高度更加準確。
[0076]
(2)由于本發明在計算等沉面臨界高度時，考慮了路堤的實際 填土高度的影響，與現有采用定值臨界高度的計算方法相比，能夠減 少在路堤填土高度較高時，地基頂面受拉和應力折減率理論值與試驗 值偏差較大的問題。
[0077]
(3)本發明計算時僅使用可簡易獲得的路堤填土參數、布樁設 計參數、填土高度、荷載條件，易于實現，在工程中有較高的實用價 值。
[0078]
下面通過具體的應用實例來驗證本發明方法的有效性。
[0079]
在一具體應用場景中，某樁帽梁支撐式路堤的填土類型為素填 土，素填土的基本物理參數包括：素填土的重度為γ＝17.6kn/m3、粘 聚力為c＝18kpa、內摩擦角為φ＝12.8
°
。該樁帽梁支撐式路堤的地 基加固方案如圖3-1所示，從上之下依次為：1.8m素填土、11.6m 淤泥、14m粉質粘土1、5.2m砂等。結合圖3-2可以得到，該樁帽梁 支撐式路堤的布樁設計參數為：正三角形布樁，樁間距d＝4m、樁帽 直徑r＝2m，地梁寬度w＝0.3m，由樁帽直徑r可以計算出樁帽半徑 r＝1m。
[0080]
將內摩擦角φ＝12.8
°
代入側壓力系數k0的計算公式，可以得到 側壓力系數
[0081]
臨界高度hf為：
[0082]
此時：σz＝114kpa(z＝-5.9m)。
[0083]
實際填土高度h＝8m時不同深度處的樁間土應力分布圖如圖7所 示，通過數值模型擬合填土高度h＝8m時的不同深度樁間土應力分布 來驗證了本發明方法的有效性。
[0084]
本領域技術技術人員知道，本發明的實施方式可以實現為一種系 統、方法或計算機程序產品。因此，本公開可以具體實現為以下形式， 即：完全的硬件、完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)， 或者硬件和軟件結合的形式，本文一般稱為“電路”、“模塊”“單 元”或“系統”。此外，在一些實施例中，本發明還可以實現為在一 個或多個計算機可讀介質中的計算機程序產品的形式，該計算機可讀 介質中包含計算機可讀的程序代碼。
[0085]
可以采用一個或多個計算機可讀的介質的任意組合。計算機可讀 介質可以是計算機可讀信號介質或者計算機可讀存儲介質。計算機可 讀存儲介質例如可以是，但不限于，電、磁、光、電磁、紅外線、或 半導體的系統、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲 介質的更具體的例子(非窮舉示例)例如可以包括：具有一個或多個 導線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(ram)、 只讀存儲器(rom)、可擦式可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、 便攜式緊湊磁盤只讀存儲器(cd-rom)、光存儲器件、磁存儲器件、或 者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質可以是 任何包含或存儲程序的有形介質，該程序可以被指令執行系統、裝置 或者器件使用或者與其結合使用。
[0086]
計算機可讀的信號介質可以包括在基帶中或者作為載波一部分 傳播的數據信號，其中承載了計算機可讀的程序代碼。這種傳播的數 據信號可以采用多種形式，包括但不限于電磁信號、光信號或上述的 任意合適的組合。計算機可讀的信號介質還可以是計算機可讀存儲介 質以外的任何計算機可讀介質，該計算機可讀介質可以發送、傳播或 者傳輸用于由指令執行系統、裝置或者器件使用或者與其結合使用的 程序。計算機可讀介質上
包含的程序代碼可以用任何適當的介質傳 輸，包括但不限于無線、電線、光纜、rf等等，或者上述的任意合 適的組合。
[0087]
可以以一種或多種程序設計語言或其組合來編寫用于執行本發 明操作的計算機程序代碼，所述程序設計語言包括面向對象的程序設 計語言—諸如java、smalltalk、c++，還包括常規的過程式程序設 計語言—諸如“c”語言或類似的程序設計語言。程序代碼可以完全 地在用戶計算機上執行、部分地在用戶計算機上執行、作為一個獨立 的軟件包執行、部分在用戶計算機上部分在遠程計算機上執行、或者 完全在遠程計算機或服務器上執行。在涉及遠程計算機的情形中，遠 程計算機可以通過任意種類的網絡(包括局域網(lan)或廣域網 (wan))連接到用戶計算機，或者，可以連接到外部計算機(例如利 用因特網服務提供商來通過因特網連接)。
[0088]
可以把這些計算機程序指令存儲在能使得計算機或其它可編程 數據處理裝置以特定方式工作的計算機可讀介質中，這樣，存儲在計 算機可讀介質中的指令就產生出一個包括實現流程圖和/或框圖中的 方框中規定的功能/操作的指令裝置的產品。
[0089]
也可以把計算機程序指令加載到計算機、其它可編程數據處理裝 置、或其它設備上，使得在計算機、其它可編程數據處理裝置或其它 設備上執行一系列操作步驟，以產生計算機實現的過程，從而使得在 計算機或其它可編程裝置上執行的指令能夠提供實現流程圖和/或框 圖中的方框中規定的功能/操作的過程。
[0090]
應當注意，盡管在上文詳細描述中提及了用于樁帽梁支撐式路堤 的豎向應力和臨界高度計算方法的若干步驟，但是這種劃分僅僅并非 強制性的。實際上，根據本發明的實施方式，上文描述的兩個或更多 步驟的特征和功能可以在一個步驟中具體化。反之，上文描述的一個 步驟的特征和功能可以進一步劃分為由多個步驟來具體化。
[0091]
此外，盡管在附圖中以特定順序描述了本發明方法的操作，但是， 這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些操作，或是必須 執行全部所示的操作才能實現期望的結果。相反，流程圖中描繪的步 驟可以改變執行順序。附加地或備選地，可以省略某些步驟，將多個 步驟合并為一個步驟執行，和/或將一個步驟分解為多個步驟執行。
[0092]
申請文件中提及的動詞“包括”、“包含”及其詞形變化的使用 不排除除了申請文件中記載的那些元素或步驟之外的元素或步驟的 存在。元素前的冠詞“一”或“一個”不排除多個這種元素的存在。
[0093]
雖然已經參考若干具體實施方式描述了本發明的精神和原理，但 是應該理解，本發明并不限于所公開的具體實施方式，對各方面的劃 分也不意味著這些方面中的特征不能組合以進行受益，這種劃分僅是 為了表述的方便。本發明旨在涵蓋所附權利要求的精神和范圍內所包 括的各種修改和等同布置。所附權利要求的范圍符合最寬泛的解釋， 從而包含所有這樣的修改及等同結構和功能。
技術特征：
1.一種用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法，其特征在于，包括：獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計參數和路基頂面設計荷載；所述填土參數包括路堤中各土層的粘聚力、內摩擦角和重度；所述布樁設計參數包括布樁方式、樁間距、樁帽半徑和地梁寬度；所述布樁方式為正三角形布樁；根據所述填土參數、布樁設計參數和路基頂面設計荷載，利用豎向應力計算公式計算得到樁帽梁支撐式路堤在給定深度處的豎向應力；所述豎向應力計算公式為樁帽梁支撐式路堤的豎向應力與其填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和路堤深度之間的關系式。2.根據權利要求1所述的用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法，其特征在于，所述豎向應力計算公式為：式中，z為路堤深度，σ
z
為樁帽梁支撐式路堤在深度z處的豎向應力，γ為土的重度，c、φ分別為填土的粘聚力和內摩擦角，k0為土的側壓力系數，q為路基頂面設計荷載，p是樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積，g是樁帽梁結構屈服區域的周長。3.根據權利要求2所述的用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法，其特征在于，土的側壓力系數k0為：4.根據權利要求3所述的用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法，其特征在于，樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積p為：式中，d是樁間距，r是樁帽半徑，w是地梁寬度。5.根據權利要求4所述的用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力計算方法，其特征在于，樁帽梁結構屈服區域的周長g為：g＝3d-6r+6.8w。6.一種用于樁帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法，其特征在于，包括：獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度；所述填土參數包括路堤中各土層的粘聚力、內摩擦角和重度；所述布樁設計參數包括布樁方式、樁間距、樁帽半徑和地梁寬度；所述布樁方式為正三角形布樁；根據所述填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度，利用臨界高度計算公式計算得到等沉面的理論臨界高度；所述臨界高度計算公式為樁帽梁支撐式路堤的等沉面臨界高度與其填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度之間的關系式；結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度對等沉面的理論臨界高度進行修正，得到等沉面的實際臨界高度。7.根據權利要求6所述的用于樁帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法，其特征在于，所述臨界高度計算公式為：
式中，h
f
為等沉面的理論臨界高度，p是樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積，g是樁帽梁結構屈服區域的周長，k0為土的側壓力系數，γ為土的重度，c、φ分別為填土的粘聚力和內摩擦角，q為路基頂面設計荷載，h為樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度。8.根據權利要求7所述的用于樁帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法，其特征在于，所述結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度對等沉面的理論臨界高度進行修正，包括：若等沉面的理論臨界高度小于實際填土高度，則等沉面的實際臨界高度等于等沉面的理論臨界高度；若等沉面的理論臨界高度大于實際填土高度，則等沉面的實際臨界高度等于實際填土高度。9.根據權利要求8所述的用于樁帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法，其特征在于，土的側壓力系數k0為：10.根據權利要求9所述的用于樁帽梁支撐式路堤的臨界高度計算方法，其特征在于，樁帽梁結構屈服區域豎向投影的面積p為：樁帽梁結構屈服區域的周長g為：g＝3d-6r+6.8w，式中，d是樁間距，r是樁帽半徑，w是地梁寬度。
技術總結
本發明的實施方式提供了一種用于樁帽梁支撐式路堤的豎向應力和臨界高度計算方法。通過獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計參數和路基頂面設計荷載，利用豎向應力計算公式計算得到樁帽梁支撐式路堤在給定深度處的豎向應力。通過獲取樁帽梁支撐式路堤的填土參數、布樁設計參數、路基頂面設計荷載和實際填土高度，利用臨界高度計算公式計算得到等沉面的理論臨界高度，并結合樁帽梁支撐式路堤的實際填土高度對等沉面的理論臨界高度進行修正，得到等沉面的實際臨界高度。本發明提出等沉面臨界高度除與路堤的填土參數和布樁設計參數相關，更與路堤的實際填土高度和路基頂面設計荷載呈正相關，使等沉面臨界高度的計算更加準確。確。確。
