用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力和临界高度计算方法与流程
1.本发明的实施方式涉及桩帽梁支撑式路堤的土拱效应研究技术 领域，更具体地，本发明的实施方式涉及一种用于桩帽梁支撑式路堤 的竖向应力和临界高度计算方法。
背景技术：
2.本部分旨在为权利要求书中陈述的本发明的实施方式提供背景 或上下文。此处的描述可包括可以探究的概念，但不一定是之前已经 想到或者已经探究的概念。因此，除非在此指出，否则在本部分中描 述的内容对于本技术的说明书和权利要求书而言不是现有技术，并且 并不因为包括在本部分中就承认是现有技术。
3.国内长期的工程项目经验积累中，发现桩承式屈服区在用于深厚 软土地基特别是上覆硬壳层缺失的深厚软土地基处理时，在满足整体 稳定性验算的条件下仍存在一定失稳的风险。深厚软土中刚性桩复合 地基除发生整体稳定破坏外还可能发生“绕流滑动破坏”，可采用桩 梁(pb)复合地基和桩帽梁(pcb)复合地基方案，促进土拱作用的 发挥、增加桩顶侧向刚度和刚性桩的抗弯强度，以发挥刚性桩复合地 基竖向承载力大的优点。地梁结构或桩帽-地梁结构类似于在桩顶设 置的刚性筏结构，没有办法直接增加地基的承载力，而是通过促进填 土荷载往桩顶传递(土拱效应)、增加桩顶侧向刚度、桩身抗弯强度 以及控制桩顶不均匀沉降等，进而促进刚性桩复合地基承载性能的发 挥。
4.通过实体工程对桩帽梁结构(简称pcb结构)复合屈服区进行了 原位观测研究，结果表明pcb结构在减少地基横向位移、桩与桩周土 整体沉降和不均匀沉降方面效果明显，因此认为pcb结构的复合屈服 区在提高屈服区稳定性方面十分有效。刚性桩复合地基中，地基顶面 土体的沉降量往往大于桩顶，这种不均匀沉降使得路基填料中产生剪 应力，将垂直应力从桩间土传递到桩顶，这种荷载传递现象被称之为 土拱效应。对pcb结构的土拱效应进行研究可以帮助设计人员明确桩 承式复合地基的桩顶荷载分担比例或应力降低率，从而更加准确的确 定基桩所需承载力和地梁结构的尺寸和刚度。
5.但是当前有关pcb结构的荷载传递机理的研究较少，并且对于正 三角形型布桩、圆形桩帽条件下的土拱研究也相对较少。虽然目前普 遍认为等沉面的临界高度(等沉面到地基顶面或桩帽顶的高度)与诸 多因素(如路堤的填土参数、桩间距等)相关，但目前提出的等沉面 临界高度计算公式基本只取决于桩间距或桩净距，这会造成某些工况 下土拱效应的理论值与实际值偏差较大。另外，目前还有一些采用定 值临界高度的计算方法，这种方法得出的地基顶面受拉和应力折减率 在填土高度较高时理论值与试验值偏差较大。
技术实现要素：
6.现有技术中，桩帽梁支撑式路堤的土拱效应研究存在以上诸多弊 端。为此，非常需要一种用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力和临界高 度计算方法，用于至少解决上述诸多弊端之一。
7.在本上下文中，本发明的实施方式期望提供一种用于桩帽梁支撑 式路堤的竖向
应力和临界高度计算方法。
8.在本发明实施方式的第一方面中，提供了一种用于桩帽梁支撑式 路堤的竖向应力计算方法，包括：获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、 布桩设计参数和路基顶面设计荷载；所述填土参数包括路堤中各土层 的粘聚力、内摩擦角和重度；所述布桩设计参数包括布桩方式、桩间 距、桩帽半径和地梁宽度；所述布桩方式为正三角形布桩；根据所述 填土参数、布桩设计参数和路基顶面设计荷载，利用竖向应力计算公 式计算得到桩帽梁支撑式路堤在给定深度处的竖向应力；所述竖向应 力计算公式为桩帽梁支撑式路堤的竖向应力与其填土参数、布桩设计 参数、路基顶面设计荷载和路堤深度之间的关系式。
9.在一个实施例中，所述竖向应力计算公式为： 式中，z为路堤深度，σz为桩帽梁 支撑式路堤在深度z处的竖向应力，γ为土的重度，c、φ分别为填 土的粘聚力和内摩擦角，k0为土的侧压力系数，q为路基顶面设计荷 载，p是桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积，g是桩帽梁结构屈服 区域的周长。
10.在另一个实施例中，土的侧压力系数k0为：
11.在又一个实施例中，桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积p为： 式中，d是桩间距，r是桩帽半径， w是地梁宽度。
12.在再一个实施例中，桩帽梁结构屈服区域的周长g为：
13.g＝3d-6r+6.8w。
14.在本发明实施方式的第二方面中，提供了一种用于桩帽梁支撑式 路堤的临界高度计算方法，包括：获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、 布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度；所述填土参数包 括路堤中各土层的粘聚力、内摩擦角和重度；所述布桩设计参数包括 布桩方式、桩间距、桩帽半径和地梁宽度；所述布桩方式为正三角形 布桩；根据所述填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际 填土高度，利用临界高度计算公式计算得到等沉面的理论临界高度； 所述临界高度计算公式为桩帽梁支撑式路堤的等沉面临界高度与其 填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度之间的 关系式；结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度对等沉面的理论临界 高度进行修正，得到等沉面的实际临界高度。
15.在一个实施例中，所述临界高度计算公式为： 式中，hf为等沉面的理论 临界高度，p是桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积，g是桩帽梁结 构屈服区域的周长，k0为土的侧压力系数，γ为土的重度，c、φ分 别为填土的粘聚力和内摩擦角，q为路基顶面设计荷载，h为桩帽梁 支撑式路堤的实际填土高度。
16.在另一个实施例中，所述结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度 对等沉面的理
论临界高度进行修正，包括：若等沉面的理论临界高度 小于实际填土高度，则等沉面的实际临界高度等于等沉面的理论临界 高度；若等沉面的理论临界高度大于实际填土高度，则等沉面的实际 临界高度等于实际填土高度。
17.在又一个实施例中，土的侧压力系数k0为：
18.在再一个实施例中，桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积p为： 桩帽梁结构屈服区域的周长g为： g＝3d-6r+6.8w，式中，d是桩间距，r是桩帽半径，w是地梁宽度。
19.本发明的有益效果包括：本发明通过对桩帽梁结构的荷载传递机 理进行研究，得到了正三角形型布桩、圆形桩帽条件下，桩帽梁支撑 式路堤在任意深度处的竖向应力计算方法。
20.进一步地，本发明补充提出了决定桩帽梁支撑式路堤等沉面临界 高度的相关要素，即提出：等沉面临界高度除与路堤的填土参数和布 桩设计参数相关，更与路堤的实际填土高度和路基顶面设计荷载呈正 相关。与现有技术中仅考虑桩间距或桩净距的等沉面临界高度计算方 法相比，本发明计算出的等沉面临界高度更加准确。
21.另外，由于本发明在计算等沉面临界高度时，考虑了路堤的实际 填土高度的影响，与现有采用定值临界高度的计算方法相比，能够减 少在路堤填土高度较高时，地基顶面受拉和应力折减率理论值与试验 值偏差较大的问题。
22.同时，本发明计算时仅使用可简易获得的路堤填土参数、布桩设 计参数、填土高度、荷载条件，易于实现，在工程中有较高的实用价 值。
附图说明
23.通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上 述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性 而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
24.图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的一种用于桩帽梁 支撑式路堤的竖向应力计算方法100的流程图；
25.图2示意性地示出了根据本发明实施例的各种土层的基本物理 参数图；
26.图3-1示意性地示出了根据本发明实施例的地基加固方案图；
27.图3-2示意性地示出了根据本发明实施例的布桩设计参数图；
28.图3-3示意性地示出了根据本发明实施例的工程案例监测仪器 安装位置示意图；
29.图4-1示意性地示出了根据本发明实施例的正三角形布桩组成 的桩帽梁结构的俯视图；
30.图4-2示意性地示出了根据本发明实施例的正三角形布桩组成 的桩帽梁结构的三维视图；
31.图5-1示意性地示出了根据本发明实施例的悬链线拱模型示意 图；
32.图5-2示意性地示出了根据本发明实施例的悬链线拱模型的单 元体受力分析图；
33.图6示意性地示出了根据本发明另一个实施例的一种用于桩帽 梁支撑式路堤的临界高度计算方法600的流程图；
34.图7示意性地示出了根据本发明实施例的填土高度为8m时不同 深度处的桩间土应力分布图；
35.在附图中，相同或对应的标号表示相同或对应的部分。
具体实施方式
36.下面将参考若干示例性实施方式来描述本发明的原理和精神。应 当理解，给出这些实施方式仅仅是为了使本领域技术人员能够更好地 理解进而实现本发明，而并非以任何方式限制本发明的范围。相反， 提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公 开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
37.根据本发明的实施方式，提出了一种用于桩帽梁支撑式路堤的竖 向应力和临界高度计算方法。此外，附图中的任何元素数量均用于示 例而非限制，以及任何命名都仅用于区分，而不具有任何限制含义。
38.下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理 和精神。
39.本发明结合桩帽加地梁试验段的长期受力变形特征，分析地梁结 构对提高地基承载特性和抗沉降变形性能的作用机理，随后改进了现 有的摩擦拱模型使其适用于三角形摩擦拱。对桩帽梁结构的土拱理论 计算方法进行了修正，通过讨论分析得出临界高度计算方法。
40.在介绍了本发明的基本原理之后，下面具体介绍本发明的各种非 限制性实施方式。
41.下面参考图1来描述根据本发明示例性实施方式的一种用于桩 帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法。需要注意的是，本发明的实施 方式可以应用于适用的任何场景，只要是涉及到计算桩帽梁支撑式路 堤的土拱竖向应力的应用场景中，均可以采用本发明所介绍的方法。
42.图1示意性地示出了根据本发明一个实施例的一种用于桩帽梁 支撑式路堤的竖向应力计算方法100的流程图，其中包括步骤s101 和步骤s102。
43.在步骤s101中，获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计 参数和路基顶面设计荷载。
44.其中，桩帽梁支撑式路堤的填土参数(以下简称路堤填土参数) 包括：路堤中各土层的粘聚力c、内摩擦角和重度γ。作为举例， 可以通过工程现场土工试验确定路堤填土参数。标准土工试验属于现 有技术，例如可以包括：原位剪切和室内直接剪切试验等，在此不进 行详细展开。
45.图2所示参数为通过工程现场土工试验得到的各种土层的基本 物理参数，从图2中可以获取各种土层的粘聚力c、内摩擦角等。
46.布桩设计参数包括：布桩方式、桩间距d、桩帽半径r和地梁宽 度w，其中桩帽半径r可以直接测得，也可以先测得桩帽直径r，再 由桩帽直径r换算得到。
47.本实施例中布桩方式为正三角形(梅花型)布桩(如图3-2)， 包含3个圆形桩帽，3个圆形桩帽呈正三角形分布，桩帽之间通过地 梁连接。
48.在步骤s102中，根据步骤s101中获取的填土参数、布桩设计参 数和路基顶面设计荷载，利用竖向应力计算公式计算得到桩帽梁支撑 式路堤在给定深度处的竖向应力。
49.其中，竖向应力计算公式为桩帽梁支撑式路堤的竖向应力与其填 土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和路堤深度之间的关系式。
50.本实施例中，竖向应力计算公式如下：
[0051][0052]
式中，z为路堤深度，σz为桩帽梁支撑式路堤在深度z处的竖向 应力，γ为土的重度，c、φ分别为填土的粘聚力和内摩擦角，k0为 土的侧压力系数，q为路基顶面设计荷载。p是桩帽梁结构屈服区域 竖向投影的面积，g是桩帽梁结构屈服区域的周长。
[0053]
其中，g＝3d-6r+6.8w，d是桩 间距，r是桩帽半径，w是地梁宽度。
[0054]
本实施例中的竖向应力计算公式通过对图4-1和图4-2所示的正 三角形布桩组成的桩帽梁结构(简称pcb结构)进行受力分析得到。 图4-1为pcb结构的俯视图，将图4-1中虚线范围内的区域定义为一 个单元，单元中令桩帽和地梁正上方的土体为刚性墙，图4-1中黑 粗实线范围内的土体发生屈服，则黑粗实线范围内的区域为pcb 结构的屈服区域，屈服区域竖向投影的面积为p，周长为g。图4-2 为pcb结构的三维视图，为了便于对塑性区进行应力分析，图4-2 中未画出刚性土墙。令图4-2中路堤的填土总高度为h，至填土顶面 往下z深度处，取一厚度为dz的土层薄片，通过对该土层薄片进行 竖向受力平衡分析，即可得到上述竖向应力计算公式，利用该计算公 式能够计算得到桩帽梁支撑式路堤在任意深度处的竖向应力。
[0055]
本实施例中，土的侧压力系数k0的计算公式为：
[0056][0057]
式中，φ为填土的内摩擦角。
[0058]
本实施例中的侧压力系数k0的计算公式，通过对图5-1所示悬 链线拱墙面上某一三角形微元体进行受力平衡分析(见图5-2)，并 结合莫尔圆以及侧压力系数定义得到。其中，图5-1中，刚性墙之间 土体充分下沉，滑动面达到塑性极限状态，令墙体是粗糙的，根据摩 尔圆可知在墙面上主应力的方向发生了偏转，令转动的角度为θ，θ 与墙体的粗糙程度相关。
[0059]
作为其他实施方式，也可以采用现有的侧压力系数计算公式来计 算出土的侧压力系数k0。
[0060]
综上所述，本发明通过对桩帽梁结构的荷载传递机理进行研究， 得到了正三角形型布桩、圆形桩帽条件下，桩帽梁支撑式路堤在任意 深度处的竖向应力计算方法。
[0061]
下面参考图6来描述根据本发明示例性实施方式的一种用于桩 帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法。需要注意的是，本发明的实施 方式可以应用于适用的任何场景，只要是涉及到计算桩帽梁支撑式路 堤的等沉面临界高度(即等沉面到地基顶面的高度)的应
用场景中， 均可以采用本发明所介绍的方法。
[0062]
图6示意性地示出了根据本发明一个实施例的一种用于桩帽梁 支撑式路堤的临界高度计算方法600的流程图，其中包括步骤s601、 步骤s602和步骤s603。
[0063]
在步骤s601中，获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计 参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度。
[0064]
其中，步骤s601中获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设 计参数和路基顶面设计荷载的方法与步骤s101相同，此处不再赘述。
[0065]
在步骤s602中，根据步骤s601中获取的填土参数、布桩设计参 数、路基顶面设计荷载和实际填土高度，利用临界高度计算公式计算 得到等沉面的理论临界高度(即等沉面临界高度的理论值)。
[0066]
其中，临界高度计算公式为桩帽梁支撑式路堤的等沉面临界高度 与其填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度之 间的关系式。
[0067]
本实施例中，临界高度计算公式为：
[0068][0069]
式中，hf为等沉面的理论临界高度，p是桩帽梁结构屈服区域竖 向投影的面积，g是桩帽梁结构屈服区域的周长，k0为土的侧压力系 数，γ为土的重度，c、φ分别为填土的粘聚力和内摩擦角，q为路 基顶面设计荷载，h为桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度。其中， g＝3d-6r+6.8w，d是桩间距，r是 桩帽半径，w是地梁宽度。
[0070]
本实施例中的临界高度计算公式，通过对图4-2中的单元体进行 受力分析得到，本发明的临界高度计算公式表明：等沉面临界高度不 仅跟桩帽梁支撑式路堤的填土参数和布桩设计参数有关，还跟路堤的 实际填土高度h和路基顶面设计荷载q等有关。
[0071]
在步骤s603中，结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度对等沉 面的理论临界高度进行修正，得到等沉面的实际临界高度。
[0072]
具体地，令hf为等沉面的理论临界高度，h为桩帽梁支撑式路堤 的实际填土高度，h
fc
为等沉面的实际临界高度，则：当hf《h时，h
fc
＝hf； 当hf》h时，h
fc
＝h。
[0073]
综上所述，本发明在计算等沉面的实际临界高度时，综合考虑了 四个方面的因素，分别是：桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计 参数、实际填土高度和路基顶面设计荷载。其中，路堤的填土参数体 现了填土性质(即粘聚力、内摩擦角、重度)对等沉面临界高度的影 响；布桩设计参数体现了布桩结构(即桩间距、桩帽半径、地梁宽度) 对等沉面临界高度的影响；路堤的填土实际高度体现了填土高度对等 沉面临界高度的影响；路基顶面设计荷载体现了载荷条件对等沉面临 界高度的影响。
[0074]
由此可见，本发明方法具有以下优点：
[0075]
(1)补充提出了决定桩帽梁支撑式路堤等沉面临界高度的相关 要素，即提出：等沉面临界高度除与路堤的填土参数和布桩设计参数 相关，更与路堤的实际填土高度和路基顶面设计荷载呈正相关。与现 有技术中仅考虑桩间距或桩净距的等沉面临界高度计算方法相比，本 发明计算出的等沉面临界高度更加准确。
[0076]
(2)由于本发明在计算等沉面临界高度时，考虑了路堤的实际 填土高度的影响，与现有采用定值临界高度的计算方法相比，能够减 少在路堤填土高度较高时，地基顶面受拉和应力折减率理论值与试验 值偏差较大的问题。
[0077]
(3)本发明计算时仅使用可简易获得的路堤填土参数、布桩设 计参数、填土高度、荷载条件，易于实现，在工程中有较高的实用价 值。
[0078]
下面通过具体的应用实例来验证本发明方法的有效性。
[0079]
在一具体应用场景中，某桩帽梁支撑式路堤的填土类型为素填 土，素填土的基本物理参数包括：素填土的重度为γ＝17.6kn/m3、粘 聚力为c＝18kpa、内摩擦角为φ＝12.8
°
。该桩帽梁支撑式路堤的地 基加固方案如图3-1所示，从上之下依次为：1.8m素填土、11.6m 淤泥、14m粉质粘土1、5.2m砂等。结合图3-2可以得到，该桩帽梁 支撑式路堤的布桩设计参数为：正三角形布桩，桩间距d＝4m、桩帽 直径r＝2m，地梁宽度w＝0.3m，由桩帽直径r可以计算出桩帽半径 r＝1m。
[0080]
将内摩擦角φ＝12.8
°
代入侧压力系数k0的计算公式，可以得到 侧压力系数
[0081]
临界高度hf为：
[0082]
此时：σz＝114kpa(z＝-5.9m)。
[0083]
实际填土高度h＝8m时不同深度处的桩间土应力分布图如图7所 示，通过数值模型拟合填土高度h＝8m时的不同深度桩间土应力分布 来验证了本发明方法的有效性。
[0084]
本领域技术技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系 统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式， 即：完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码等)， 或者硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”“单 元”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一 个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读 介质中包含计算机可读的程序代码。
[0085]
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读 介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可 读存储介质例如可以是，但不限于，电、磁、光、电磁、红外线、或 半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储 介质的更具体的例子(非穷举示例)例如可以包括：具有一个或多个 导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、 只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、 便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或 者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是 任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置 或者器件使用或者与其结合使用。
[0086]
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分 传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数 据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的 任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介 质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或 者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的 程序。计算机可读介质上
包含的程序代码可以用任何适当的介质传 输，包括但不限于无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合 适的组合。
[0087]
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发 明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设 计语言—诸如java、smalltalk、c++，还包括常规的过程式程序设 计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全 地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立 的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者 完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远 程计算机可以通过任意种类的网络(包括局域网(lan)或广域网 (wan))连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利 用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
[0088]
可以把这些计算机程序指令存储在能使得计算机或其它可编程 数据处理装置以特定方式工作的计算机可读介质中，这样，存储在计 算机可读介质中的指令就产生出一个包括实现流程图和/或框图中的 方框中规定的功能/操作的指令装置的产品。
[0089]
也可以把计算机程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装 置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它 设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在 计算机或其它可编程装置上执行的指令能够提供实现流程图和/或框 图中的方框中规定的功能/操作的过程。
[0090]
应当注意，尽管在上文详细描述中提及了用于桩帽梁支撑式路堤 的竖向应力和临界高度计算方法的若干步骤，但是这种划分仅仅并非 强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多 步骤的特征和功能可以在一个步骤中具体化。反之，上文描述的一个 步骤的特征和功能可以进一步划分为由多个步骤来具体化。
[0091]
此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是， 这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须 执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步 骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个 步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
[0092]
申请文件中提及的动词“包括”、“包含”及其词形变化的使用 不排除除了申请文件中记载的那些元素或步骤之外的元素或步骤的 存在。元素前的冠词“一”或“一个”不排除多个这种元素的存在。
[0093]
虽然已经参考若干具体实施方式描述了本发明的精神和原理，但 是应该理解，本发明并不限于所公开的具体实施方式，对各方面的划 分也不意味着这些方面中的特征不能组合以进行受益，这种划分仅是 为了表述的方便。本发明旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内所包 括的各种修改和等同布置。所附权利要求的范围符合最宽泛的解释， 从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。
技术特征：
1.一种用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法，其特征在于，包括：获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计参数和路基顶面设计荷载；所述填土参数包括路堤中各土层的粘聚力、内摩擦角和重度；所述布桩设计参数包括布桩方式、桩间距、桩帽半径和地梁宽度；所述布桩方式为正三角形布桩；根据所述填土参数、布桩设计参数和路基顶面设计荷载，利用竖向应力计算公式计算得到桩帽梁支撑式路堤在给定深度处的竖向应力；所述竖向应力计算公式为桩帽梁支撑式路堤的竖向应力与其填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和路堤深度之间的关系式。2.根据权利要求1所述的用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法，其特征在于，所述竖向应力计算公式为：式中，z为路堤深度，σ
z
为桩帽梁支撑式路堤在深度z处的竖向应力，γ为土的重度，c、φ分别为填土的粘聚力和内摩擦角，k0为土的侧压力系数，q为路基顶面设计荷载，p是桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积，g是桩帽梁结构屈服区域的周长。3.根据权利要求2所述的用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法，其特征在于，土的侧压力系数k0为：4.根据权利要求3所述的用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法，其特征在于，桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积p为：式中，d是桩间距，r是桩帽半径，w是地梁宽度。5.根据权利要求4所述的用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力计算方法，其特征在于，桩帽梁结构屈服区域的周长g为：g＝3d-6r+6.8w。6.一种用于桩帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法，其特征在于，包括：获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度；所述填土参数包括路堤中各土层的粘聚力、内摩擦角和重度；所述布桩设计参数包括布桩方式、桩间距、桩帽半径和地梁宽度；所述布桩方式为正三角形布桩；根据所述填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度，利用临界高度计算公式计算得到等沉面的理论临界高度；所述临界高度计算公式为桩帽梁支撑式路堤的等沉面临界高度与其填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度之间的关系式；结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度对等沉面的理论临界高度进行修正，得到等沉面的实际临界高度。7.根据权利要求6所述的用于桩帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法，其特征在于，所述临界高度计算公式为：
式中，h
f
为等沉面的理论临界高度，p是桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积，g是桩帽梁结构屈服区域的周长，k0为土的侧压力系数，γ为土的重度，c、φ分别为填土的粘聚力和内摩擦角，q为路基顶面设计荷载，h为桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度。8.根据权利要求7所述的用于桩帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法，其特征在于，所述结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度对等沉面的理论临界高度进行修正，包括：若等沉面的理论临界高度小于实际填土高度，则等沉面的实际临界高度等于等沉面的理论临界高度；若等沉面的理论临界高度大于实际填土高度，则等沉面的实际临界高度等于实际填土高度。9.根据权利要求8所述的用于桩帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法，其特征在于，土的侧压力系数k0为：10.根据权利要求9所述的用于桩帽梁支撑式路堤的临界高度计算方法，其特征在于，桩帽梁结构屈服区域竖向投影的面积p为：桩帽梁结构屈服区域的周长g为：g＝3d-6r+6.8w，式中，d是桩间距，r是桩帽半径，w是地梁宽度。
技术总结
本发明的实施方式提供了一种用于桩帽梁支撑式路堤的竖向应力和临界高度计算方法。通过获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计参数和路基顶面设计荷载，利用竖向应力计算公式计算得到桩帽梁支撑式路堤在给定深度处的竖向应力。通过获取桩帽梁支撑式路堤的填土参数、布桩设计参数、路基顶面设计荷载和实际填土高度，利用临界高度计算公式计算得到等沉面的理论临界高度，并结合桩帽梁支撑式路堤的实际填土高度对等沉面的理论临界高度进行修正，得到等沉面的实际临界高度。本发明提出等沉面临界高度除与路堤的填土参数和布桩设计参数相关，更与路堤的实际填土高度和路基顶面设计荷载呈正相关，使等沉面临界高度的计算更加准确。确。确。
