毕业设计文献翻译

本科毕业设计本科毕业设计 论文论文 英文原文及译文英文原文及译文 学生姓名学生姓名 吕立正 专专 业业 交通工程 指导教师指导教师 钦亚洲 完成日期完成日期 深基坑支护结构施工工艺优化设计深基坑支护结构施工工艺优化设计 莫海鸿 周汉香 华南理工大学 建筑学院 广东 广州 摘摘 要要 将地层损失法与文克勒模型基础上的杆系有限元增量法非线性分析结合 协调支 护内力与土体变形计算 对多支点支护结构 通过变形曲线面积积分建立了比较系统的多 目标优化模型 并运用复合形法实现优化计算 求出满足目标要求的最优开挖与支撑工艺 关键词 支护结构 地层损失法 有限元法 最优化设计 复合形法 中图分类号 TU 473 文献标识码 A 文章编号 1000 565X 2000 12 0059 07 介绍介绍 深基坑工程优化设计需要达到安全性和经济性 文献 2 表明 中国目前的研究是基 于等值梁法的研究主要集中在对整个系统的经济分析 而不是对结构分析 采用等值梁法 计算基坑支护是不正确的 因为它分离了强度和变形计算 因此 低估了变形控制在基坑 设计中特别是在城市地区的重要性 因此 使用一个更精确的模型 如有限元法 FEM 是 非常重要的要考虑施工顺序 优化了各步开挖深度相应的支撑的位置 只有这样才能有效 和合理的经济性分析 众所周知 运动对围岩开挖过程包括水平位移和竖向沉降 坑外以 及动荡基坑底面内 一旦地下连续墙水平位移的计算 沉降和隆起的土壤可以通过土壤流 失的理论评价 在本文中 一种新的优化方法 土壤流失的理论和非线性有限元相结合的 3 三种不同的优化目标的布局和复杂的方法应用于实现这些目标 1 1 优化模型优化模型 1 11 1 假设和约束假设和约束 不考虑逆作法施工方法 它是假定的大小和混凝土防渗墙的入土深度 开挖和支撑的 数量 以及尺寸和预紧力 建立了各杆 此外 施工顺序符合 一杆 一个挖掘模型 所有 的约束条件如下 几何约束 开挖 Cmin和Cmax 举个例子 每一步开挖的最小深度应大于 4 米 如 果机械施工大多采用 b 和支撑开挖之间 1 的 一杆 一个挖掘模型表明 支柱的位 置是可以改变的只有在相应的步开挖深度范围 C 主要的结构和之间的支柱 2 支 撑不应该阻止的主要结构 如梁和板的施因此 需要一个最小距离 D 之间的支柱 3 在一般情况下 任何两个相邻的基坑之间合适的距离应大于 3 或 4 米 施工方便 位移约束 2 根据中国有关建筑规范 坑是由他们的重要性和潜在的影响到附近的情 况分为不同的层次 因此 允许的最大水平位移 的地下连续墙局限于一定值 一般约束内力 比钢筋的抵抗弯矩和剪力仅从经济的最大范围 因此 相应的能力和 的墙可以估计 作为支撑 轴向压缩力的 计算得到的屈曲和弯曲理论 1 21 2 优化对象优化对象 在优化的系统 考虑了三个物体 目标 1 所有的制约因素 基坑开挖深度和各施工 步的支撑位置优化得到的最小影响到相邻的环境可以通过最小化的区域一体化评价 一分 钟 的地下连续墙的水平位移图 目标 2 当土壤强度高 减去一个或多个支柱是概率 目标 3 在深厚软土地区 两种不同的方法之间的关系 即 增加支撑或增加连续墙埋置 的数进行了讨论 在此之际 它是考虑抗隆起的检查的重要 提出了两种模式 模型模型 1 1 1 在这种模式下 检查作为研究对象的 3 个前提 计算步骤是 1 来解决由检查最小埋深 2 来计算一个最小和增加新产生的区 域检查 如果所有的土弹簧单元内坑了 埋深应增加和优化过程被重复 直到新的检查是 满意的 3 增加支撑和重复优化过程直到得到满意的检查 4 对两种方法的对比和 评价指标如成本增加 工期等 模型模型 2 2 在这种模式下 检查功能作为辅助约束后的解序列的改变 步骤 1 和 2 作为模式的最 后两个步骤是相同的 然后 如果抗隆起检查合格 模式 2 可替代模式 1 和统一计算两个 不同的种类 支撑结构的强度和土体的稳定性 否则 必须采用模式 1 2 2 优化计算优化计算 2 12 1 数学模型数学模型 它是假定的杆数为n 开挖步是n 1 然后总的计算步骤是 2n 1 抗弯曲和剪切的 地下连续墙刚度是 EI和S的轴向抗压刚度 分别 预紧力各杆是Ki和Pi 总开挖深度Hcut 切割而埋置长度是Hemb 所有这些参数是事先确定在最初的设计阶段 比钢筋的抵抗弯矩 和剪力的作用是 B和 V Cmax cmin 1 2和 3都已经在第二节中定义的 计算 模型如图 1 所示 目标函数 必须满足以下限制 其中一个是指水平位移的区域一体化 M V是位移 弯矩和剪切力分别 N指的是 支撑轴力 hp是支撑的位置 hc为开挖深度 hf是板或梁的位置 El是基本的长度有限元 单元 本文以 0 2 米 在这个模型中 所有的参数需要解决Hpi和Hci 2 22 2 优化策略优化策略 为了优化策略与有限元相结合的方法是关键点完成上述三个对象 很明显 没有数学 函数和导数信息模型中的参数之间需要解决的三个对象 因此 这是一种直接搜索法 在深基坑支护优化多变量 在变量和约束条件的增加 复杂的方法的效率将大大降低 特别是 后者比前者更严重的影响 此外 在任何其他的直接搜索方法 它是很难证明的 解决问题的回答是一个全球最佳答案 为了解决这两个问题 提出了一种优化策略 首先 从Eq 以确定开挖总深度 大概的数字基坑开挖的组合是相对有限 通过调整 Cmin和Cmax 可以实现理想的组合数 因此 所有开挖参数可以从优化变量分离 只有这 些支柱位置是左作为模型变量 每个开挖的组合 相应的最优支撑位置可由复杂的计算方 法 因此 足够的可选可以找到最佳的解决方案 即使他们不都是全局最优解 一个满意 的人总是可以选择 第二 所有的模糊约束如位移和内部结构的成员可以从所有明显的约 束来支撑位置相关的分离力 前者可以作为目标函数的计算前提相反 它是通过案例研究 的策略是成功和有效的证明 3 3 说明例子说明例子 说明该方法的适用性 对数值结果在广州和上海的地铁车站深基坑开挖的分别 例子 1 0 6m厚 总长 22 2m的混泥土挡墙用来固定土坡 混泥土等级是C25 抗压强度是 12 5 10 原始设计时 5 层开挖 4 个钢支撑 所有的基坑是由直径 600 毫米和 10 毫米的 厚度的钢管支撑 支杆之间的水平距离为 2 7 米 每根杆的长度是 18 6 米 杆的预应力的 是 300 600 1000KN 外部地下水外是 1 0m 内部地下水位是 20 0m 上部均布荷载 20 kN m 2 在计算区域内土壤为 5 层 这里给出天然重度 粘聚力 内摩擦角和每层厚度 第一层 20 3 C 10 15 t 2 8 第二层 20 4 C 0 28 t 8 第三层 16 5 C 6 6 5 03 t 4 0 第四层 20 4 C 0 28 t 3 0 第五层 22 0 C 0 50 t 4 0 他们相应的单位是 项目 1 中这些参数要求都要达到 作为目标 2 目标是取消 第三支柱 两个对象共享相同的约束 钢筋共同经济比下 对于对象 1 对于对象 2 显然 计算时间和精度主要取决于开挖总的可能的组合 这是由数每一步开挖采用相 同的增量计算计算 因此 明智的做法是选择一个正确的增加保持时间和精度的平衡 加 快和提高计算 在本文中推荐 0 4m和 0 6m 输出列在表 1 和表 2 中 A用 0 6m B表用 0 4m 在这个例子中对象 1 成功完成 然而过多的力是对象 2 抗压强度失败 表 1 优化施工参数得到的案例 1 对象 1 对象 2 对象 1A 对象 1B 对象 2A 对象 2B 剪力 支持力 剪力 支持力 剪力 支持力 剪力 支持力 剪力 支持力 剪力 支持力 初始设计 优化设计 表 2 案例 1 计算得出最有输出 输出 初始设计 优化设计 对象 1 对象 2 对象 1A 对象 1B 对象 2A 对象 2B 例子 2 在文献 6 中分析了深基坑开挖的手段德鲁克 普拉格屈服准则和平面有限元法 提供的一些结果 在温克勒的模式 与morhorz库仑米方法产生的标准被认为是最通用的 然而 有两个模糊的参数必须仔细选择一个支撑抗压刚度ki 另一个是预测变形 mm 的开挖面 这是由建筑规范 4 推荐计算各土层m 以平面有限元方法进行对比 提供四种 不同的组合Ki和 他们是 相应的单位是毫米 kN m 结果列 在表 3 中 从表中 可以得出结论 计算符合文献 6 尤其是关于塑性屈服区 作为最 大水平位移 存在差异 7 因此 温克勒模式可用于三个优化目标提出了 2 优化目标 是在这里讨论 3 约束条件如下 160 000 所有的单位如例子 1 表 3 例 2 计算结果的比较 ki 与 组合 对象 3 优化 1 2 3 4 5 6 输出 文献 在这种情况下 很明显 不存在最优解的条件 4 支撑连墙总长度延长为 38 M 然而 5 支撑对应的最优长度为 26 m 4 4 讨论与结论讨论与结论 1 在文献 6 的研究结果的对比 证明了有限元模型本文采用的是适用于设计 该 优化方法可以很好地进行结构优化设计 特别是对深基坑开挖层的支撑 优化策略可以应 用在 5 支撑成功的深基坑支护优化问题 通过优化 最重要的精华等结构构件的内力和土 体变形之间的计算的统一以及最小影响到相邻的环境是可以实现的 特别是 用更少的支 撑成功优化项目在现实中是有价值的 这两个案例是典型的在沙深基坑 硬 和粉 软 从案例 1 它表明 内力和变形有明 显降低为类似工程 存在很大的概率解用更少的支柱 作为项目如案例 2 变形就会大大 减少 如果第一支柱均升高 而最后一个被降低 3 对于粉砂等案例 2 开挖 这表明延长墙埋只会增加抗隆起稳定但不能降低内有效 另 一方面 应采取综合措施 如加固软土而不是增加更多的支撑和埋设只 另一方面 抗隆 起的检查是必要的 4 指出 为优化目标的两种模式 并列 3 引用 引用 1 GONG X N YANG X J YU J L 在深基坑的设计的几个问题 J 土木工程技术的 杂志 2008 2