会员注册 | 登录 | 微信快捷登录 支付宝快捷登录 QQ登录 微博登录 | 帮助中心 人人文库renrendoc.com美如初恋!
站内搜索 百度文库

热门搜索: 直缝焊接机 矿井提升机 循环球式转向器图纸 机器人手爪发展史 管道机器人dwg 动平衡试验台设计

   首页 人人文库网 > 资源分类 > DOC文档下载

水利工程论文-全过程沉降量的灰色verhulst预测方法.doc

  • 资源星级:
  • 资源大小:38.76KB   全文页数:6页
  • 资源格式: DOC        下载权限:注册会员/VIP会员
您还没有登陆,请先登录。登陆后即可下载此文档。
  合作网站登录: 微信快捷登录 支付宝快捷登录   QQ登录   微博登录
友情提示
2:本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3:本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   

水利工程论文-全过程沉降量的灰色verhulst预测方法.doc

水利工程论文全过程沉降量的灰色verhulst预测方法摘要根据灰色系统理论,在全面分析建筑物的全过程沉降量与时间关系的基础上,建立了灰色verhulst预测模型,并给出了该模型的适用条件。利用编制的计算机程序对一具体工程实例的分析表明灰色verhulst模型的预测方法性能良好,且为建筑物工后沉降的预测和控制提供了有效可行的方法。关键词灰色verhulst预测模型沉降量与时间的关系灰色系统理论verhulst理论沉降计算是岩土工程中主要问题之一。由于沉降一般不可能短时间内完成,故计算时要考虑沉降的时间效应问题。目前计算沉降有两类方法1理论法。通过固结理论,结合各种土的本构模型,采取一定的数值计算方法有限元、有限差分等来建立的,如大变形固结有限元法[1]、比奥固结有限元法[2]。但在考虑非线性弹性模型及弹塑性模型的基础上建立的数值计算方法,需要的计算参数较多,且一般需通过三轴试验确定,因此很难普遍应用于实际工程中。2经验公式法。根据实测资料建立沉降与时间的关系式并推测最终沉降量,如双曲线法、指数曲线法等[3]。事实上,这类方法难以反映全过程的沉降量与时间的关系,如双曲线法和指数法仅适合施工加载情况下的沉降预测。而本文建立的灰色verhulst预测模型能较好地反映全过程的沉降量与时间的关系,并能预测最终沉降量。1全过程沉降的机理分析众所周知,建筑物的总沉降分为瞬时沉降、固结沉降和次固结沉降三部分。瞬时沉降在短时间内发生,可认为与时间无关。对于饱和土,在荷载作用下沉降立即发生,其变形是在体积不变情况下由负载区域下的剪应变引起的。在荷载中心下方,垂直压缩和侧向膨胀同时发生[4],Bjerrum指出,这一沉降的组成部分更确切地说应是侧向的屈服。对非饱和土,荷载施加后,空隙中的气体可立即压缩,土骨架可图1St曲线变形,故开始时荷载就由骨架、水和气三者来承担。这表现到沉降过程线上存在一个瞬时的沉降。因此全过程的沉降量S与时间t的关系曲线并不通过原点[5,6],如图1中的a点。固结沉降和次固结沉降随着荷载和时间变化而变化,如图1所示,一般可分为4段1直线段ab弹性阶段。在刚加载时,土体处于弹性或近似弹性状态。2变化率增大的曲线段bc。随着荷载的不断加大,土体进入弹塑性状态,且随着塑性区的不断开展,土体的沉降速率也在不断增加,直至荷载不再增加。3变化率减少的曲线段cd。当荷载不再增加时,由于固结尚未完成以及土体的流变,土体的沉降随着时间的推移而不断地增加,但沉降速率递减。4新的直线段de稳定阶段。当时间为无限大时,沉降到达极限状态,此时沉降将不随时间发生变化。对于建筑物t取5年即可。综合以上分析,全过程的沉降量与时间的关系曲线为不过原点的S形曲线。2verhulstverhulstverhulst要贫信息、小样本的优势及其特定的建模方法而形成的,是描述一个系统趋向饱和状态的S形曲线。2.1灰色verhulst预测模型[7,8记原始沉降观测数据序列为S1{S11,S12,,S1n}1记原始沉降所对应的时间序列为t1{t11,t12,,t1n}2其一次累减生成序列记为S0{S01,S02,,S0n}3t0{t01,t02,,t0n}4verhulst5式中a为发展系数b为灰作用量。a,b值可用最小二乘法估计为6式中求解微分方程式5得7把式7verhulst8由式8知,由任意时刻的时间t就可以求出所对应的沉降S。2.2灰色verhulst预测模型的特点灰色verhulst预测模型的微分方程式5可变换为9一般来讲,对于具有饱和状态的过程即S形曲线,参数a,b的值是小于零的。故式9可变为10由式10可以看出1刚加载时,沉降S甚小,即S20,因此变化率dS/dt也在不断的增大,当Sa/2b,dS/dt达到极值,此时曲线的斜率为最大值,即图1中的c点。3当荷载不再增大时,由于土体的流变,沉降S继续增长,即Sa/2b时,dS/dt的值在递减,但还是大于零的,如图中的cd段。4当S增大到一定的程度,使|a|S|b|S20时,dS/dt0,即S不再随时间发生变化,达到稳定阶段,如图1中的de段。verhulstverhulst变化规律和全过程的沉降量与时间的关系相一致,均呈现出S形变化。2.3模型精度的检验verhulst1残差合格模型检验令残差。相对误差序列。称为平均模拟相对误差,给定α,当成立时,则此时模型为残差合格模型。对于实际工程而言,α低于02即为合格。2小误差概率合格模型检验设,分别为S1的均值和方差。若称为小误差概率,对于给定的P0,当PP0时,称模型为小误差概率合格模型。通常P0.95为优,P0.8为合格,P0.70为勉强合格,P≤0.70为不合格。2.4带有残差的灰色verhulst预测模型当灰色verhulst模型的精度不符合要求时,可用残差序列建立带有残差的verhulst预测模型进行修正,以提高精度。对残差序列进行AGO累加生成,依照灰色系统理论可建立残差序列的GM1,1模型11将式8和式11叠加就可得带有残差的灰色verhulst预测模型12对式12求出的沉降预测值再进行精度检验,若不满足要求,可再进行残差修正,直到满足精度为止。3灰色verhulst预测模型的适用条件由全过程沉降的机理可知,要把沉降与时间的关系曲线较好地划分为4个阶段,即典型的S形曲线,加荷条件需要满足一级线性加载或近似一级线性加载的情况。若加荷过程中存在间隙施工或者加荷快慢程度不一致的情况下,会使沉降量与时间的关系曲线并不呈所述的S形,因此不符合灰色verhulst预测模型的建模理论,用verhulst所建立的模型可能会产生较大的误差。另外,对于快速建成的建筑物,由于其加荷速度较快,土体在加荷过程中的沉降量并不是很大,绝大部分的沉降量是在建筑物施工后产生的,因此沉降量与时间的关系曲线并不能划分为如图1中明显的4个阶段,由此在运用灰色verhulst预测模型时应考虑施工中的实际加载情况。4工程实例工程为天津三多里高层建筑,由两个风扇状单体并联而成,地上15层,高44.2m基础采用箱基,高3.7m,底板厚0.5m,其平面示意图以及地质情况详见文献[9]。该工程从开工到最终监测结束共历时6年多。4.1不同点数对预测沉降量的影响灰色verhulst预测模型运用建立的灰色verhulst模型,选用不同的点数对沉降量与时间的关系进行预测,如图2所示,从图中可以看出1灰色verhulst模型所预测的S与t的关系曲线都呈S形变化,与建筑物实际沉降变化规律相一致。2当所选取的实测点数较少时,预测的S~t的关系曲线和实测值相差较大,最大误差可达30,如图2中已知10点的预测值。3当选取的实测点数较多时,预测的结果和实测值相差较小,误差可控制在10以内,如图2中已知16、22、全部点的预测值。通常,若已知建筑物荷载全部加完时的沉降量的实测值,利用灰色verhulst模型就能较准确地预测工后沉降的发展,可以采取相应的方法加以控制。图2已知不同点数的预测沉降量S与时间t的关系图3不同预测方法的比较已知16点4.2不同预测方法的比较对本工程分别采用灰色verhulst模型、指数模型和双曲线模型来预测沉降量与时间的关系曲线。预测结果如图3所示,从图中可知1灰色verhulst模型能S与t2采用相同的已知点数16点,灰色verhulst模型预测结果和实测结果基本一致,而双曲线模型和实测结果的误差可达30,指数模型预测结果的最大误差达40。5结语地基沉降是一个复杂的工程问题,存在着许多不确定的因素,从系统方面看属于灰色系统,因此运用灰色verhulst预测模型来对沉降量进行预测是可行的,和其它预测沉降量的方法相比有如下特点1灰色verhulst预测模型所模拟的沉降量与时间的关系曲线和实测变化规律相一致,都呈S形,因此能够反映全过程的沉降量与时间的关系。2和其它预测方法相比,灰色verhulst模型具有精度可靠,所需的观测数据少等优点。而且能随着监测资料的不断增加,预测模型还可不断地更新、优化。3通常,要反映S形曲线后段,就要有相应段数据的输入,而如果已有了充分长的实测,又失去了预测的意义。但用灰色verhulst预测模型,只要知

注意事项

本文(水利工程论文-全过程沉降量的灰色verhulst预测方法.doc)为本站会员(奋斗不息)主动上传,人人文库网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知人人文库网([email protected]),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

copyright@ 2015-2017 人人文库网网站版权所有
苏ICP备12009002号-5