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申请/专利权人：安徽省交通规划设计研究总院股份有限公司;公路交通节能与环保技术及装备交通运输行业研发中心

摘要：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。

主权项：1.一种道路桩型复合地基工程快速建模及自动优化方法，其特征在于，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；S2包括：S2.1，设定横向搜索间隔值、纵向搜索间隔值、纵向搜索间隔初始值、纵向搜索间隔最小值、加固范围数组及其序号、搜索基点以及搜索基点初始值，以道路中心线最小里程桩号为起点，计算其水平坐标，并将它们赋值给搜索基点和搜索基点初始值；S2.2，将纵向搜索间隔初始值赋值给纵向搜索间隔值；S2.3，读取搜索基点水平坐标并向软土地层分界面竖向投影，判断是否得到投影高程；若得到执行S2.12；若得不到执行下一步；S2.4，给出大小与横向搜索间隔值相等符号相反的两个水平偏移值，以搜索基点为基准，采用这两个水平偏移值分别计算两个位于道路中心线两侧偏移点水平坐标；S2.5，判断横向偏移点是否全部超出道路施工范围；若是则执行S2.8；若不是则执行下一步；S2.6，将未超出道路施工范围的偏移点向软土地层分界面竖向投影，判断是否得到投影高程；若是则执行S2.12；若不是则执行下一步；S2.7，在之前两侧偏移点的基础上再沿两侧向外偏移一个横向搜索间隔值，更新两侧偏移点水平偏移值水平偏移值和水平坐标，返回S2.5；S2.8，将搜索基点赋值给搜索基点初始值；S2.9，判断在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值是否超出里程范围；若是则执行下一步；若不是则执行S2.11；S2.10，将纵向搜索间隔值减小一部分后赋值给自身，并判断纵向搜索间隔值是否大于纵向搜索间隔最小值；若是则返回S2.9；若不是则执行S2.29；S2.11，计算在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值的桩号及水平坐标并用它更新搜索基点，返回S2.3；S2.12，判断纵向搜索间隔值是否小于等于纵向搜索间隔最小值或搜索基点是否是起点；若是则执行步骤S2.14；若不是则执行下一步；S2.13，将纵向搜索间隔值减小一部分后重新赋值给自身后，将搜索基点初始值赋值给搜索基点，然后在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值，计算该点的桩号及水平坐标并用它更新搜索基点，返回S2.3；S2.14，记录当前搜索基点对应桩号为加固范围起始桩号，并将搜索基点赋值给搜索基点初始值；S2.15，将纵向搜索间隔初始值赋值给纵向搜索间隔值；S2.16，判断在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值是否超出里程范围；若是则执行下一步；若不是则执行步骤S2.18；S2.17，将纵向搜索间隔值减小一部分赋值给自身，并判断纵向搜索间隔值是否大于纵向搜索间隔最小值；若是则返回S2.16；若不是则执行步骤S2.28；S2.18，计算在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值的桩号及水平坐标并用它更新搜索基点；S2.19，读取搜索基点水平坐标并向软土地层分界面竖向投影，判断是否得到投影高程；若是则执行下一步；若不是则执行S2.25；S2.20，给出大小与横向搜索间隔值相等符号相反的两个水平偏移值，以搜索基点为基准采用这两个水平偏移值分别计算位于道路中心线两侧的两个偏移点水平坐标；S2.21，判断横向偏移点是否全部超出道路施工范围；若是则执行S2.24；若不是则执行下一步；S2.22，将未超出道路施工范围的偏移点向软土地层分界面竖向投影，判断是否得到投影高程；若是则执行下一步；若不是则执行步骤S2.25；S2.23，在之前两侧偏移点的基础上再沿两侧向外偏移一个横向搜索间隔值，并用计算结果更新两侧偏移点水平偏移值和水平坐标，返回S2.21；S2.24，将搜索基点赋值给搜索基点初始值，返回S2.16；S2.25，纵向搜索间隔值是否大于纵向搜索间隔最小值；若是则执行下一步；若不是则执行S2.27；S2.26，将搜索基点初始值赋值给搜索基点，纵向搜索间隔值减小一部分赋值给自身后，然后在搜索基点的基础上前进一个纵向搜索间隔值，计算该点的桩号及水平坐标并用它更新搜索基点，返回S2.19；S2.27，记录当前搜索基点对应桩号减去纵向搜索间隔值为加固范围终止桩号，将这对加固范围起始桩号与终止桩号保存到当前序号对应的加固范围数组中，然后将数组序号加一，之后再将搜索基点赋值给搜索基点初始值，返回S2.2；S2.28，记录当前搜索基点对应桩号为加固范围终止桩号，将这对加固范围起始桩号与终止桩号保存到当前序号对应的加固范围数组中；S2.29，计算加固范围数组中每一组数据加固范围终止桩号和起始桩号的距离，若距离小于或等于纵向搜索间隔最小值，则剔除该组数据并重新整理数组；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；S5包括：S5.1，在桩长、桩径以及桩间距的推荐范围内分别取m,n,s个值，组合成m×n×s种加固方案；S5.2，选定一种加固方案，并根据该加固分段内复合地基桩的布置形式和桩间距计算排桩纵向间距；S5.3，用该加固分段总里程除以纵向间距后取整再加一，得到桩的排数；S5.4，确定该加固分段内首排桩的桩号后，依次计算各排桩桩号；S5.5，根据桩间距、桩的布置形式以及各排桩桩号对应的加固范围计算各排桩桩心坐标及横向数目，然后可得该加固分段内桩总数，再根据桩径、桩长计算该加固方案的工程量；S5.6，读取该加固分段代表横断面基岩及以上的岩土层物理参数、岩土层分界面高程以及路堤尺寸信息，再根据桩径、桩长以及桩间距计算复合地基承载力以及沉降是否均满足要求；若满足要求则执行下一步；若不满足要求，则判断所有方案是否执行完毕，若未执行完则返回S5.2，若执行完则执行S5.9；S5.7，采用圆弧滑动法验算该加固方案的稳定性是否满足要求；若满足要求则执行下一步；若不满足要求，则判断所有方案是否执行完毕，若未执行完则返回S5.2，若执行完则执行S5.9；S5.8，记录该加固方案，并判断所有加固方案是否均执行完毕；若是则执行下一步；若不是则返回S5.2；S5.9，读取所有被记录加固方案的工程量，筛选出工程量最小的方案为最优加固方案；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。

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