恭喜长沙理工大学邱祥获国家专利权
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龙图腾网恭喜长沙理工大学申请的专利车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估、及评价方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114912163B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-04-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202111543273.7,技术领域涉及:G06F30/13;该发明授权车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估、及评价方法及系统是由邱祥;范思齐;刘忠伟;付宏渊;蒋煌斌;肖泽林;罗震宇;胡红波设计研发完成,并于2021-12-16向国家知识产权局提交的专利申请。
本车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估、及评价方法及系统在说明书摘要公布了:本发明公开了一种车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估、及评价方法及系统,预估方法具体为:分别在路堤填挖交界处的挖方段、填方段取样;对试样均进行静三轴试验和动三轴试验,通过静三轴试验获取路堤土体静荷载作用下土体的变形模量Et和切线泊松比νt;通过动三轴试验获取车辆荷载作用下路堤土体的阻尼比λd;建立运营期填挖交界段路基的二维模型,得到各节点对应的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i,各节点对应的动应力σ′di;进而得到路基纵向长度方向上任意竖直截面的总沉降变形。本发明提供一种车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估方法,全面考虑了路基土体所产生的变形,能更准确、高效地预估填挖交界段路基的沉降变形。
本发明授权车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估、及评价方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种车辆荷载作用下运营期填挖交界段路基沉降变形预估方法,其特征在于,具体按照以下步骤进行:S1,分别在路堤填挖交界处的挖方段、填方段取样;S2,对步骤S1的试样均进行静三轴试验和动三轴试验,试验设置不同围压、压实度、含水率的试验条件,通过静三轴试验获取路堤土体静荷载作用下土体的变形模量Et和切线泊松比νt;通过动三轴试验获取车辆荷载作用下路堤土体的阻尼比λd;S3,通过数值模拟软件建立运营期填挖交界段路基的二维模型,包括挖方段和填方段;对二维模型进行网格划分,在任意一竖直截面内,按照从上往下的顺序对节点进行编号,i代表节点的编号;将步骤S2得到的变形模量Et和切线泊松比νt作为输入参数,得到各节点对应的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i;将步骤S2得到的变形模量Et、阻尼比λd作为输入参数,得到各节点对应的动应力σd′i;S4,将挖方段、填方段各节点的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i分别代入对应的动荷载作用下的永久应变模型中,得到每个节点在动荷载作用下的应变,根据对应的应变分别得到填挖交界段路基的填方段和挖方段在动荷载作用下的某一竖直截面的沉降值;S5,将挖方段、填方段各节点的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i代入对应的动弹性模量模型中,得到每个节点的动弹性模量Edi,结合各节点对应的动应力得到每个节点在动荷载与静荷载同时作用下的应变值,再根据对应的应变值分别得到填挖交界段路基的填方段和挖方段在静荷载与动荷载同时作用下的某一竖直截面沉降值;S6,基于单元节点沉降的叠加,将同一竖直截面的两个沉降值加和得到路基纵向长度方向上任意竖直截面的总沉降变形;所述步骤S4中,填方段动荷载作用下的路基永久应变模型,见式7-1,挖方段动荷载作用下的路基永久应变模型,见式7-2; 其中,k5、k6、k7、k8、k9、k10、b2、b3为试验参数,εp为填方段的初始塑性应变,e为常数,Pa为标准大气压强;ε1di表示填方段动荷载作用下的路基永久应变;k'5、k'6、k'7、k'8、k'9、k'10、b'2、b'3为试验参数,ε'p为挖方段的初始塑性应变,ε1di表示挖方段动荷载作用下的路基永久应变;σ11表示填方段土体的大主应力,σ31表示填方段土体的小主应力,σ11σ31表示填方段土体的应力比,ω1表示填方段土体的含水率,K表示填方段土体的压实度;σ12表示挖方段土体的大主应力,σ32表示挖方段土体的小主应力,σ12σ32表示挖方段土体的应力比,ω2表示挖方段土体的含水率;将填方段各节点的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i代入公式7-1中,计算每个节点在动荷载作用下的应变ε1di,根据竖直截面的相邻上下两节点应变值求平均值,得到相邻上下两节点间的应变平均值,将相邻上下两节点间的应变平均值加和除以竖直截面的总节点段数n,得到表示动荷载作用下路基竖直截面的平均应变值;通过公式8计算得到动荷载作用下竖直截面上各相邻上下两节点间的沉降值S1f: 其中,hf表示第f个节点段上下两节点间的长度,f=1,2,…n;再通过公式9求出填挖交界段的填方段路基在动荷载作用下的某一竖直截面的沉降值S1x,x表示路基纵向长度X上的某一点,即竖直截面在X轴上的位置; 将挖方段各节点的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i代入公式7-2中,其余步骤相同,求出填挖交界段的挖方段路基在动荷载作用下的某一竖直截面的沉降值S′1x;所述步骤S5中,填方段的土体动弹性模量模型见式6-1,挖方段的土体动弹性模量模型见式6-2; 其中,k1、k2、k3、k4、b1为试验参数,Pa为标准大气压强,E0为填方段的初始动弹性模量,E2d表示填方段的土体动弹性模量,e为常数;k’1、k'2、k'3、k’4、b'1为试验参数,E'0为挖方段的初始动弹性模量,E'2d表示挖方段动弹性模量,Ut表示挖方段土体的固结度;将步骤S3得到的填方段的各节点对应的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i代入公式6-1中,计算出每个节点的动弹性模量E2di;通过公式10计算得到每个节点在动荷载与静荷载同时作用下的应力σdi:σdi=σ1i+σ′di10将应力σdi代入公式11得到每个节点在动荷载与静荷载同时作用下的应变值ε2di:ε2di=σdiEdi11根据竖直截面的相邻上下两节点应变值ε2di求平均值,得到相邻上下两节点间的应变平均值,将相邻上下两节点间的应变平均值加和再除以总段数n,得到表示动荷载与静荷载同时作用下路基的竖直截面的平均应变值;通过公式12计算得到静荷载与动荷载同时作用下竖直截面上各相邻上下两节点间的沉降值S2f: 式中,hf表示第f个节点段上下两节点间的长度,f=1,2,…n;再通过公式13求出填挖交界段的填方段路基在静荷载与动荷载同时作用下的某一竖直截面沉降值S2x: 将挖方段各节点的竖向应力σ1i、侧向应力σ3i代入公式6-2中,其余步骤相同,求出填挖交界段的挖方段路基在静荷载与动荷载同时作用下的某一竖直截面沉降值S′2x。
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