桩基沉降稳定答辩申请ppt课件

,申请人:张伟专业:结构工程指导教师:刘正才（教授）印长俊（副教授）,构造函数模型及其在山水湾工程桩基沉降稳定预测中的应用,湘潭大学土木工程与力学学院毕业论文答辩报告,1,博学笃行,1,.,山水湾.湾上4#、6#、7#,地理位置,a、b、c、d#四栋同时施工,埋设沉降标,控制点标志,2,博学笃行,回顾,回顾,回顾,回顾,回顾,施工现场,博学笃行，盛德日新,.,经验增长,知识增长,能力增长,知识是人类进步的阶梯,收获,不足,软件投入欠缺,工程了解不全,做事马虎,Word操作、origin操作岩土软件操作,造价、装修、基坑开挖、地基基础,做资料不细致、,3,博学笃行,3,.,2.新构造函数模型与C+编程,4.新构造函数模型与Asaoka法、灰色预测模型对比分析,3.理论分析与实测值、预测值对比分析,主要内容,4,博学笃行,4,.,1.选题背景及依据,楼碰碰,楼塌蹋,楼歪歪,5,博学笃行,超高层建筑的沉降观测和沉降稳定性预测越来越引起人们的重视！,5,.,1.选题背景及依据,工程概况山水湾.湾上位于长沙县万家丽路与湘龙路交汇处，WS06#、WS07#和WS02#中单栋东西方向总长31.7m，南北走向总长18.4m，其中WS02#是由a、b、c、d四栋并排而立，地下2层，地上33层，建筑高度110m，地下水位在自然地面下仅2.7m，承台顶面标高-9.4m，采用人工挖孔灌注桩，桩径800mm，桩长14.0m，嵌入中分化岩层1.0m2.0m.建筑物等级为一级，对差异沉降敏感程度敏感，地基基础采用桩基础。,6,博学笃行,6,.,分析简图与地质剖面情况,1.选题背景及依据,7,博学笃行,7,.,1.选题背景及依据,1、超高层建筑沉降预测的方法：Asaoka法、灰色预测中的经典灰色模型GM（1,1）、灰色Verhulst模型。但是这些模型有一下缺点：1、只是单一的考虑到沉降量是时间的函数，忽略了最终影响沉降量的主要因素是荷载。2、以上三个模型的理论是建立在等时距沉降数据分析的基础上，这和实际测量时间间隔不等距相矛盾。3、它们只适用于连续、平滑的事件趋势中，如果出现突变或灾变的数据序列，将不适用；同时也不能够真实地反映实际情况。4、不能快速、准确的判别沉降是否进入稳定阶段。,8,博学笃行,8,.,1.选题背景及依据,9,博学笃行,9,.,1.选题背景及依据,通过四大宏观因素把握一个微观因素,10,博学笃行,表1时间-楼层-荷载-沉降量,10,.,1.选题背景及依据,对于超高层建筑，控制其沉降稳定的指标有两个，第一个就是沉降速率，第二个就是最终沉降量。然而，实际工作中，大多数学者把研究目标放在了第二个指标上，即相邻两次所对应的沉降量之差相对于前一次的沉降量小于等于5%（s(i+1)-s(i)/s(i)5%），而忽略了第一个指标的重要性。事实上，我们要研究沉降稳定就得从沉降速率开始着手。笔者通过现场长期的跟踪测量，见上表。根据对结构施工图和建筑施工图的理解，对超高层建筑任务进度的及时把握，以及超高层建筑的沉降监测报告，构造了楼层与荷载、时间与楼层、荷载与沉降量的函数关系，最终构造出时间与沉降量的函数关系。,11,博学笃行,11,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程,2.1楼层与荷载的函数关系楼层与荷载之间存在着一一对应的函数关系，结合结构施工图和建筑施工图，通过结构手算或PKPM建模（见上表），构造出两者之间的数学模型。（1）式中，p总的施工荷载，kN；n楼层，n=-2表示地下室-2层的底面，n=-1表示地下室-1层的底面，n=0表示地下室-1层的顶面，n=1表示地上第1层的顶面，n=k表示地上第k层的顶面；k1地下室一层的荷载，kN；k2标准层的荷载，kN；k3标准层的荷载加一层砌体的荷载（考虑荷载-时间-沉降的对应关系，换算成相对应楼层荷载.），kN。k1、k2、k3的值依次为：9.31，4.16，4.99，单位：103kN。,12,博学笃行,12,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程,2.2时间与楼层的函数关系时间与楼层之间存在着一一对应的函数关系，结合超高层建筑任务进度表，以及超高层建筑的沉降监测报告（见上表），构造出两者之间的数学模型。（2）式中，t时间，d；常数46为地下室平均一层的周期，d；中间停止建设时间为：78d.从地上一层开始，统计得：每隔56d一层，持续时间为198d。当开工时间大于368d时，n=33。,13,博学笃行,13,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程,2.3荷载与沉降量的函数关系根据胡克定理可知，位移和力是一次比例关系，同理沉降量与荷载也存在着一次线性函数关系。根据明德林应力法可知，桩的压缩变形是线性的，桩端的刺入岩层的量也是线性的。根据超高层建筑的沉降监测报告，选择反映该超高层建筑整体沉降的特征点6-2（见上表）的数据，特征点所在位置见下图，建立如下线性关系式：（3）式中，s累计沉降量，单位：10-1mm。,14,博学笃行,14,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程特征点所在位置,15,博学笃行,15,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程,2.4时间与沉降量的函数关系将式（1）和（2）代入式（3），待建筑主体完工后，经过多次现场实测，同时考虑后期沉降的时间效应等情况，采用与沉降发展规律相适用的指数模型，构造了最终的时间与沉降量的分段函数表达式：（4）式中，th双曲正切函数，该函数有上界.其中考虑时间的沉降效应，考虑了装饰装修荷载的增量效应以及结合现场实测的最后三次沉降观测数据不变，给出了主体工程竣工后的变形量为5110-1mm，并根据实测数据和时间的对应关系，取该曲线上的3个特征点，推算出能够反映该曲线曲率的系数常量164。,16,博学笃行,16,.,2.多因素融合的时序预测模型与C+编程,程序编写的依据及内容针对建筑变形测量规范中的“建筑沉降是否进入稳定阶段，应由沉降量与时间关系曲线判定。当最后100d的沉降速率小于0.010.04mm/d时可认为已进入稳定阶段。具体取值宜根据各地区地基土的压缩性能确定。”笔者通过C+编写了判断沉降进入稳定阶段的程序，根据压缩性能确定当沉降速率小于0.025mm/d时可认为已进入稳定阶段，通过循环判断语句找出这一天，以及对应沉降量，并预测了当时间等于1460d（4年变形监测时长）时的沉降量，该沉降量可认为地基最终沉降量。,17,博学笃行,17,.,3.理论分析与实测值、预测值对比分析,18,博学笃行,18,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析,表2理论计算值与实测值对比分析,19,博学笃行,19,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析,表3不同测点位置的沉降经验系数的比较,20,博学笃行,20,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析,表4平面位置对测点沉降量的修正,21,博学笃行,21,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析超高层建筑长期沉降特性的分析,22,博学笃行,22,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析超高层建筑长期沉降特性的分析,23,博学笃行,23,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析超高层建筑倾斜沉降稳定的分析,24,博学笃行,测点平面测点位置主竣工时沉降量,24,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析超高层建筑倾斜沉降稳定的分析,25,博学笃行,表5WSO6栋主体竣工时的倾斜度,表6WSO7栋主体竣工时的倾斜度,25,.,3.沉降理论分析与实测值、预测值对比分析超高层建筑倾斜沉降稳定的分析,26,博学笃行,26,.,4.新构造函数模型与Asaoka法、灰色预测模型对比分析,多因素融合的时序预测模型与Asaoka法、灰色预测模型对比分析Matlab、C+语言编写程序，处理并分析结果如下表：,表7不同预测方法对测点沉降预测分析,27,博学笃行,灰色预测模型的残差分析,Asaoka法的残差分析,时序函数模型的残差分析,27,.,5.有限元模拟及分析,28,博学笃行,桩土垂直方向变形图,桩土相互作用应力云图,桩土水平方向变形图,网格划分,28,.,6.工作总结及展望、致谢,结论(1)多因素融合的时序预测模型，通过新编C+预测沉降稳定程序可知：当时间等于402d时，对应沉降量为12.1mm。沉降速率已经进入稳定阶段，此时的速率为0.025mm/d，预测的最终沉降量为16.1mm。(2)通过对桩基沉降的理论分析与实测值的对比，计算出该地区嵌岩桩的沉降经验系数为0.650.15。平面位置对测点沉降量的修正系数为0.751.05。(3)通过时序函数模型并结合C+编程进行数值计算，预测的沉降结果与理论值比较吻合，且补充了Asaoka法、经典灰色模型GM（1,1）、灰色Verhulst模型。(4)多因素融合的时序预测模型能快速、准确的判别沉降进入稳定阶段。,29,博学笃行,29,.,6.工作总结及展望、致谢,展望(1)预先埋入应力应变片将更好的研究沉降稳定规律。(2)随着科技的发展，沉降观测的可时时监控性将愈加明显。(3)开发一种可视化的MFC(C+程序)或者VBA宏函数，类似于理正岩土，通过参数数值的输入，得到与之对应的多因素融合的时序预测模型以及对应的沉降分析，利用函数模板开发多个预测稳定沉降的函数，包括多种异常处理。将会很大程度的减少人的脑力劳动，提高工程监控的实际效率，节省大量的人力物力资源，同时实现普遍的工程沉降稳定预测的可操作性。