一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法与流程

本发明属于交通运输业铁路桥梁工程，具体涉及一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法。

背景技术：

1、我国气候条件差异大，地域广阔，作为重要交通工具的铁路，跨越江河、戈壁、山林、雪原，经历着各种复杂地质环境的考验。桥梁桩基是铁路的主要结构形式之一，在复杂地质条件下的计算面临三大难题：一是铁路规范中简明的指导原则无法直接转化为理论算法应用到工程实际，二是精细化建模的计算效率低无法在大规模铁路设计中批量应用，三是保守地考虑多种特殊地质环境的影响造成工程浪费。为此，在大规模铁路建设时期，只有依靠自主创新，研究任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，配合现有的桩基计算程序，才能解决当前设计需要。

技术实现思路

1、本发明为解决现有技术存在的问题而提出，其目的是提供一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法。

2、本发明的技术方案是：一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，包括以下步骤：

3、a.对特殊地质进行归纳，得出四种基本的特殊地质；

4、b.根据季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线、急剧层深度线划分出各种特殊地质的作用区域；

5、c.划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出各不交叉区域的计算参数和计算步骤；

6、d.划分得到的交叉区域中，存在着多种特殊地质综合作用，考虑地质耦合效应，给出交叉区域耦合后的计算参数和计算步骤；

7、e.将步骤c、步骤d得到的计算参数和计算步骤代入铁路桥梁桩基通用设计中，完成任意地质条件下的桥梁桩基数值计算。

8、更进一步的，步骤a对特殊地质进行归纳，得出四种基本的特殊地质中，四种基本的特殊地质为静水、负摩阻力、膨胀土、地震液化土。

9、更进一步的，步骤b根据季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线、急剧层深度线划分出各种特殊地质的作用区域中，季节冻结深度线、多年冻土上限深度线为冰、液态水、冻土的分界线；中性点深度线为负摩阻力和正摩阻力的分界线，急剧层深度线是膨胀土和非膨胀土的分界线，地震液化土按土层分界。

10、更进一步的，步骤c划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出各不交叉区域的计算参数和计算步骤中，包括对土层计算参数的修改，具体过程如下：

11、其一、不交叉区域内为冰，计算参数和计算步骤无修改；

12、其二、不交叉区域内为液态水，桩底透水时水中土的容重取浮容重，桩底不透水时水中土的容重取饱和容重；

13、其三、不交叉区域内为冻土，土的桩侧摩阻力、桩端摩阻力、地基比例系数取冻土规范值；

14、其四、不交叉区域内为负摩阻力，不计正向侧摩阻力；

15、其五、不交叉区域内为膨胀土，急剧层深度以上的膨胀土桩侧摩阻为0。

16、更进一步的，步骤c划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出各不交叉区域的计算参数和计算步骤中，不交叉区域内为地震液化土时，对土层计算参数的修改，具体过程如下：

17、首先，计算每层地震液化土的液化折减系数；

18、然后，地震液化土的桩侧摩阻、桩端摩阻、地基系数、内摩擦角均要乘以液化折减系数；

19、最后，地震液化土以上的土层容许承载力不修正。

20、更进一步的，步骤d划分得到的交叉区域中，存在着多种特殊地质综合作用，考虑地质耦合效应，给出交叉区域耦合后的计算参数和计算步骤中，考虑交叉区域对土层计算参数的影响时，先确定中性点深度，中性点深度以上的土按负摩阻力定性；中性点深度以下的土，进行分情况定性。

21、更进一步的，所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以下时，该部分土的桩侧摩阻力、桩端摩阻力、地基比例系数取冻土规范值，该部分土包括：负摩阻力、地震液化土、膨胀土。

22、更进一步的，所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土按照一般土的性质确定计算参数，该部分土不包括地震液化土、膨胀土。

23、更进一步的，所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土为地震液化土，土的侧摩阻、端摩阻、地基系数、内摩擦角均乘以液化折减系数。

24、更进一步的，所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土为膨胀土时，且该部分土位于急剧层深度以上，该部分土不考虑侧摩阻力。

25、本发明的有益效果如下：

26、本发明通过比较分析各种特殊地质对桩基计算的影响方式，提出任意地质环境的铁路桥梁桩基数据处理方法，嵌入桩基计算过程中，应用于大规模铁路桥梁设计中，实现了复杂地质条件下桩基高效、准确、批量的计算。

27、本发明能够针对交通运输领域中特殊地质下的桩基计算效率和精度不能同时满足的问题，给出了高精度高效率的计算方法，该方法不仅适用于长大干线的铁路工程，而且也可以推广到公路、市政、轻轨等中小型项目。

技术特征：

1.一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：步骤（a）对特殊地质进行归纳，得出四种基本的特殊地质中，四种基本的特殊地质为静水、负摩阻力、膨胀土、地震液化土。

3.根据权利要求1所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：步骤（b）根据季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线、急剧层深度线划分出各种特殊地质的作用区域中，季节冻结深度线、多年冻土上限深度线为冰、液态水、冻土的分界线；中性点深度线为负摩阻力和正摩阻力的分界线，急剧层深度线是膨胀土和非膨胀土的分界线，地震液化土按土层分界。

4.根据权利要求1所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：步骤（c）划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出各不交叉区域的计算参数和计算步骤中，包括对土层计算参数的修改，具体过程如下：

5.根据权利要求1所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：步骤（c）划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出各不交叉区域的计算参数和计算步骤中，不交叉区域内为地震液化土时，对土层计算参数的修改，具体过程如下：

6.根据权利要求1所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：步骤（d）划分得到的交叉区域中，存在着多种特殊地质综合作用，考虑地质耦合效应，给出交叉区域耦合后的计算参数和计算步骤中，考虑交叉区域对土层计算参数的影响时，先确定中性点深度，中性点深度以上的土按负摩阻力定性；中性点深度以下的土，进行分情况定性。

7.根据权利要求6所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以下时，该部分土的桩侧摩阻力、桩端摩阻力、地基比例系数取冻土规范值，该部分土包括：负摩阻力、地震液化土、膨胀土。

8.根据权利要求7所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土按照一般土的性质确定计算参数，该部分土不包括地震液化土、膨胀土。

9.根据权利要求8所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土为地震液化土，土的侧摩阻、端摩阻、地基系数、内摩擦角均乘以液化折减系数。

10.根据权利要求8所述的一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，其特征在于：所述中性点深度以下的土，同时位于多年冻土上限深度以上时，该部分土为膨胀土时，且该部分土位于急剧层深度以上，该部分土不考虑侧摩阻力。

技术总结
本发明公开了一种适用于任意地质条件的铁路桥梁桩基数据处理方法，包括以下步骤：对特殊地质进行归纳，得出四种基本的特殊地质；根据季节冻结深度线、多年冻土上限深度线、中性点深度线、急剧层深度线划分出各种特殊地质的作用区域；划分得到的不交叉区域中，只存在一种特殊地质的作用，分类给出不交叉区域的计算参数和计算步骤；划分得到的交叉区域中，存在着多种特殊地质综合作用，给出交叉区域耦合后的计算参数和计算步骤；将上述计算参数和计算步骤代入铁路桥梁桩基通用设计中，完成任意地质条件下的桥梁桩基数值计算。本发明能够针对交通运输领域中特殊地质下的桩基计算效率和精度不能同时满足的问题，给出高精度高效率的计算方法。

技术研发人员：苏伟,廖立坚,王雨权,傅安民,刘龙,白青波,吴迪,杨智慧,张兴华,刘强,徐平伟
受保护的技术使用者：中国铁路设计集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11