一种适用任意形状路基的沉降计算方法

技术领域

本发明涉及路基沉降技术领域，尤其是一种适用任意形状路基的沉降计算方法。

背景技术

目前，现有的路基沉降计算模型，针对的是标准的梯形路基，其路堤荷载传递至基底土层的模型为，将路堤梯形带状荷载分解为一个长方形均布荷载与两侧的两个三角形荷载之和。然而，多非平原的路基，地面不是平整的，很多铁路站场路基，路基面上有站台等构筑物，路基面也不是平的，这就造成了路基填方形状为不规则形，其基底沉降采用现有的计算模型无法计算或沉降计算困难。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种适用任意形状路基的沉降计算方法，通过将任意形状路基的带状荷载分割为条状荷载并进行相应计算，实现任意形状路基的沉降计算。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种适用任意形状路基的沉降计算方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

将任意形状路基的带状荷载沿其延伸方向分割为若干条状荷载，对若干所述条状荷载按矩形荷载进行逐一计算；

计算每个所述条状荷载对计算点的附加应力进行叠加，得到所述任意形状路基的荷载对所述计算点的总附加应力，所述计算点为所述任意形状路基的基底的某点；

按分层总和法，计算出所述任意形状路基的基底沉降曲线。

所述任意形状路基的荷载对所述计算点的总附加应力的计算公式如下：

式中，△σ

得到所述计算点的总附加应力后，根据所述任意形状路基的层厚和土层的压缩模量分层计算沉降，最后累计得到所述计算点的总沉降。

所述分层沉降计算公式如下：

式中，S为总沉降；△σ

本发明的优点是：实现各种非不规则形状路基沉降如，铁路站场路基，公路、铁路地面不平整路基等沉降计算，可广泛适用于铁路、公路路基沉降计算，具有广阔的应用前景；计算精度高，计算过程方便。

附图说明

图1为本发明的原理示意图；

图2为本发明中分层沉降计算示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1和图2所示，本实施例中使用任意形状路基的沉降计算方法主要解决的是不规则体路基的沉降计算问题，但也同样适用于规则路基的沉降计算问题；也就是说，本实施例中的沉降计算方法可适用于任意形状路基。

具体而言，以图1所示的路基情况进行说明，该路基因路基面并非平整，而形成不规则形状的填方，从而构成不规则体路基，其荷载为带状荷载。本实施例中的沉降计算方法包括以下步骤：

1)将该路基的带状荷载沿其延伸方向分割为若干条状荷载，条状荷载可近似按矩形荷载进行计算。条状荷载的分割数量可根据对沉降计算的精度要求确定，当对沉降计算的精度要求较高时，可以将条状荷载分割的相对更细，即将路基的带状荷载分割为数量更多的条状荷载；反之，当对沉降计算的精度要求相对较低，便可将带状荷载分割对数量相对较少的条状荷载。

2)计算每个条状荷载对路基基底某一计算点所附加的应力，该计算点为路基基底上的任意点，通过了解该计算点的沉降即可反映出到路基的沉降情况。附加应力可通过下式得出：

式中，△σ

Δpi：第i条带荷载大小；

xi：第i条带中心距计算点的水平距离；

ΔBi：第i条带宽度；

zi：第i条带宽度距离计算点深度；

i：条带编号。

3)计算每个所述条状荷载对计算点的附加应力进行叠加，得到所述任意形状路基的荷载对所述计算点的总附加应力，其可通过下式得出：

式中，△σ

△σ

n：条带个数。

3)如图2所示，距左侧坡脚距离X处的路基沉降可采用分层总和法计算：

第j层的附加应力采用上述的不规则形状路基附加应力计算模型计算，得到第j层的总附加应力△σ

路基基底某点的总沉降的计算公式如下：

式中，S：总沉降；

△σ

E

△h

4)根据任意形状路基基底每个点的沉降，可绘制出其基底沉降曲线。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，故在此不一一赘述。