[发明专利]软基桩承加筋路堤的优化设计方法

说明书

本发明公开了一种软基桩承加筋路堤的优化设计方法，根据现有规范输入基本参数，并初步选定软基桩的相关信息，确定最大的容许桩间净间距，结合单桩承载力，分析选择适当的桩间距和桩帽尺寸让工程造价最低，按照最终确定的参数进行软基桩的选购和工程设计,节省了工程开支。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，特别是涉及一种软基桩承加筋路堤的优化设计方法。

背景技术

现有的软基桩承加筋路堤设计计算理论可以较可靠地解决软基路堤的整体稳定问题和沉降问题，但比较保守，还有较大的优化空间。如，在满足桩承加筋路堤性能要求的前提下，基桩的承载力是否可以提高？路堤荷载不大的情况下，是否可以采用较经济的桩型和桩帽？桩间距或净间距还有多大的挖掘潜力，是否在加筋垫层作用下，可以进一步增大？

发明内容

基于此，有必要提供一种软基桩承加筋路堤的优化设计方法，以提高桩间土承担荷载的利用率，进而扩大桩距，从而达到优化设计的目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种软基桩承加筋路堤的优化设计方法，包括步骤：

根据道路规划要求，输入填土厚度和路面结构层的厚度；

初步选定加筋垫层的厚度、桩型、桩身直径和桩帽尺寸；

根据加筋垫层、填土和路面结构层的材料，确定加筋垫层的重度、填土的粘聚力和路面结构层的摩擦角；

根据道路规划要求，确定路面荷载，并计算最大桩间净间距和桩帽尺寸；

根据加筋垫层和填土的材料，确定加筋垫层和填土的变形模量，以及土工格栅的抗拉模量；

查相应规范资料，输入钢筋的重度、桩帽配筋率和加筋复合体系数，依据加筋复合体系数计算加筋张拉力，进而确定加筋体的类型和参数；

输入地勘报告提供的土层信息，包括土层名称、侧阻力特征值、端阻力特征值和土层厚度，计算所选桩型的桩长和单桩承载力特征值；

检验单桩承载力特征值是否满足设计要求，不满足时，调整桩身直径或桩长，直至满足；

按照所确定的桩型、桩长、桩身直径、单桩承载力、最大桩间净间距和加筋张拉力选择软基桩并对其进行施工设计。

本发明的软基桩承加筋路堤的优化设计方法，在满足技术要求的前提下，选择适当的设计参数，让工程造价最省，桩承载力，分析选择适当的桩间距和桩帽尺寸让工程造价最低，节省了工程开支。

附图说明

图1为本发明软基桩承加筋路堤的优化设计方法的流程示意图。

具体实施方式

已有研究成果比较一致的观点是路堤荷载向桩帽的传递遵循“土拱效应”。土拱效应的形成原理：土拱效应因局部差异变形而产生。桩间土颗粒下沉时，桩帽边上的土颗粒沉得少，后者对前者有撑阻作用；由于土颗粒的叠聚和撑阻作用，桩帽顶上的少沉土体的范围逐渐向桩间伸展；当发展到一定高度，相邻桩帽之间的少沉土体合拢时，便形成一个土拱；该高度以上的填土荷载，通过这个土拱传递到桩帽上。在同一平面上，土拱外的沉降量与桩帽的沉降量相近，而土拱内的沉降量则较大；到达土拱顶平面时，土体呈现相等的沉降量，故土拱顶面又称为“等沉面”。

根据土拱效应原理，当路堤填土高度大于等沉面高度时，无论是桩帽范围还是桩间土范围，路基面的沉降是一致的，没有因为桩与桩间土的不同而产生差异沉降。因此，设计中往往要求填土高度要大于完全土拱高度，即使实际上没有出现完全土拱。

完全土拱有多个计算理论，如英国BS8006规程、北欧Nordic手册、日本细则、德国DBGEO规程等分别采用不同的土拱理论。