[发明专利]一种道路桩型复合地基工程快速建模及自动优化方法

说明书

本发明提出了一种适用于道路工程的桩型复合地基工程快速建模及自动优化方法，主要包含：获取信息；计算软基加固范围；对加固范围进行再分段，分段后读取各加固分段内最不利横断面作为该加固分段的代表横断面；对各加固分段选定一种桩型和布置形式并给出桩径、桩长以及桩间距的推荐范围；以沉降、承载力和稳定性为约束条件，建立以工程量为因变量的目标函数对各加固分段进行最优方案求解；读取各分段优化后桩间距及各排桩桩号，采用偏移算法计算各桩桩心的水平坐标，并向修正地形面投影获取桩顶高程；完成桩型复合地基三维建模。快速建立桩型复合地基三维模型，节约时间成本；采用现有规范公式进行最优方案求解，确保自动优化方案经济可行。

技术领域

本发明涉及信息模型技术领域，尤其涉及信息模型技术在桩型复合地基工程中的应用。本发明提出一种在桩型复合地基工程三维建模过程中，对工程结构进行快速建模和自动优化的方法。

背景技术

软土地基加固是道路建设中常见的岩土工程问题之一，目前针对软基加固常用的方法有复合地基法、刚性桩法、置换法以及排水法等，其中桩型复合地基因施工便捷、加固效果良好等优点，使得其在软基加固中备受工程人员青睐。

桩型复合地基加固工程具有桩顶高程随地面高程起伏不断变化、桩长随软土深浅不断调整以及加固范围随里程桩号不断改变的特点，这些特点使得建模过程中无法通过简单的复制或阵列快速建立桩型复合地基三维模型，从而导致工程设计人员在进行建模以及方案优化调整时消耗大量的时间。这一弊端也制约着信息模型技术在桩型复合地基加固工程中的推广和应用。

发明内容

为节约工程人员进行桩型复合地基加固工程三维建模的时间成本，本发明基于信息模型技术、《复合地基技术规范》(GB/T50783-2012)以及《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》(JTG/TD31-02—2013)验算公式提出了一种适用于道路工程的桩型复合地基工程快速建模及自动优化方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种道路桩型复合地基工程快速建模及自动优化方法，包括以下步骤：

S1，获取三维地质模型、道路中心线、道路施工范围、修正地形面等信息；

S2，根据道路施工范围和三维地质模型信息计算软基加固范围；

S3，根据岩/土层和路堤结构的变化对加固范围进行再分段，分段后读取各加固分段内最不利横断面作为该加固分段的代表横断面；

S4，对各加固分段选定一种桩型和布置形式并给出桩径、桩长以及桩间距的推荐范围；

S5，以沉降、承载力和稳定性为约束条件，建立以工程量为因变量的目标函数对各加固分段进行最优方案求解；

S6，读取各加固分段优化后桩间距及各排桩桩号，采用偏移算法计算每根桩桩心的水平坐标，并向修正地形面投影获取桩顶高程；

S7，根据桩心水平坐标、桩顶高程、桩径、桩长在三维模型中依次生成桩体，完成桩型复合地基三维建模。

进一步的，S1中三维地质模型信息包含岩/土层分界面、岩/土的物理参数以及性状描述信息；

进一步的，S1中道路中心线包含道路中心的里程桩号和平面坐标信息；

进一步的，S1中道路施工范围是指桩型复合地基加固工程中全部工程结构体作竖向投影所确定的范围；对公路工程一般是在路堤底宽基础上宽出一定值所确定的范围；道路施工范围以集合的形式给出，集合包含各里程桩号及其对应的左右两侧施工范围边界点的水平坐标和水平偏移值；

进一步的，修正地形面是指在原始三维地形面基础上，对其进行清表、整平修正后重新计算得到的地形面；

进一步的，水平偏移值大小等于该点到道路中心线的水平垂直距离，以路线前进方向划分左右，偏左为负，偏右为正；