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公路粉喷桩复合地基沉降预测浅论            【字体:
公路粉喷桩复合地基沉降预测浅论
作者:佚名    文章来源:不详    点击数:    更新时间:2008-6-14



文章摘要摘要:分析南京至高淳高速公路工程中粉喷桩复合地基的沉降,应用灰色Verhulst模型方法建立起沉降量预测模型;提出对粉喷桩沉降量预测的看法。 关键词:粉喷桩复合地基;最终沉降量;灰色Verhulst模型 1.概述 南京至高淳高速公路,位于南京南郊,根据工程勘测资料,沿线软弱土层分布在不同深度,冯村大桥南粉喷桩复合地基施工之初就设置了4个沉降长期观测点,分别定期进行观测。公路工程复合地基沉降是影响公......


  摘要:分析南京至高淳高速公路工程中粉喷桩复合地基的沉降,应用灰色Verhulst模型方法建立起沉降量预测模型;提出对粉喷桩沉降量预测的看法。

  关键词:粉喷桩复合地基;最终沉降量;灰色Verhulst模型

  1. 概述

  南京至高淳高速公路,位于南京南郊,根据工程勘测资料,沿线软弱土层分布在不同深度,冯村大桥南粉喷桩复合地基施工之初就设置了4个沉降长期观测点,分别定期进行观测。公路工程复合地基沉降是影响公路设计、安全和正常使用的重要因素。其沉降量大小,尤其是最终沉降量大小,是判断公路是否能安全、正常使用的重要指标之一。由于公路粉喷桩复合地基、路基和路面结构是一个相互作用、十分复杂的系统。公路粉喷桩复合地基沉降随时间变化的计算也十分复杂。

  本文用德国生物学家Verhulst提出的非线性微分方程(式1)来建立公路沉降的预测模型。

  dp(t)/dt=ap(t)-bp2(t)(1)

  式中p(t)——是生物的繁殖量。

  公路粉喷桩复合地基沉降随时间变化的实测s—t曲线形状是一个近似反s曲线,曲线特征吻合Verhulst模型曲线。

  2. 灰色Verhulst模型建模步骤

  设原始数列为x(0)(i), i=1,2,…,n

  (1)累加生成得x(1)(i)=∑i〖〗k=1x(0)(k), i=1,2,…,n

  (2)构造B和YN

  B=1〖〗2x(1)(1)+x(1)(2)〖〗-1〖〗4x(1)(1)+x(1)(2)2

  1〖〗2x(1)(2)+x(1)(3)〖〗-1〖〗4x(1)(2)+x(1)(3)2

  …〖〗…

  1〖〗2x(1)(n-1)+x(1)(n)〖〗-1〖〗4x(1)(n-1)+x(1)(n)2

  Y=x(0)(2)

  x(0)(3)

  …

  x(0)(n)

  (3)作最小二乘计算a〖〗b=(BT.B)-1.BT.Y

  (4)建立模型

  把系数a、b代入式(1),解微分方程得:

  (t=1,x(1)(1)=x(0)(1))

  x(1)(t)=a〖〗b〖〗1+a〖〗b.1〖〗x(0)(1)-1.e-a(t-1)

  这就是累加生成数列的模型。由该模型计算值所连成的曲线就是Verhulst模型曲线。

  3. 对公路粉喷桩复合地基沉降建立的Verhulst模型

  3.1 原始数据的处理

  选择不同时间内的沉降差Δs作为原始数据。其累加生成数列正好是公路粉喷桩复合地基直到该时刻的沉降量s.

  表1k 54+655处观测沉降的观测数据单位:cm

  序号〖〗1〖〗2〖〗3〖〗4〖〗5〖〗6ΔS(I)〖〗25〖〗03〖〗01〖〗03〖〗01〖〗03S(I)〖〗25〖〗28〖〗29〖〗3.2〖〗33〖〗36序号〖〗7〖〗8〖〗9〖〗10〖〗11〖〗12ΔS(I)〖〗03〖〗07〖〗02〖〗038〖〗002〖〗002S(I)〖〗39〖〗46〖〗48〖〗518〖〗52〖〗522注:第一个点原来的累计沉降为28 cm.

  3.2实例

  表1是南京至高淳公路k 54+655处每次沉降观测数据S(I)和相邻两次沉降差ΔS(I),第1次观测时间为1999年4月30日,第12次观测时间为1999年10月15日,每次间隔半个月。

  设原始数列为x(1)(i)=Δs(i), i=1,2,…,n

  (1)累加生成得x(1)(i)=∑i〖〗k=1x(0)(k), i=1,2,…,n

  (2)构造B和YN

  B=265 〖〗-7022 501

  285 〖〗-8122 499

  305 〖〗-9302 498

  325 〖〗-10562 5

  345 〖〗-11902 5

  375 〖〗-14062 5

  425 〖〗-180625

  470 〖〗-22089 9

  499 〖〗-24900 1

  519 〖〗-26936 1

  521 〖〗-27144 1YN=03

  01

  03

  01

  03

  03

  07

  02

  038

  002

  002

  (3)建立模型

  x(1)(t)=6547 68〖〗1+1619 152.e-0174 040 7(t-1)

  华东公路2002年第4期2002年第4期梁小平,薛国强:公路粉喷桩复合地基沉降预测浅论表2k 54+655处观测值与模型值相对误差单位:cm

  序号〖〗1〖〗2〖〗3〖〗4〖〗5〖〗6观测值〖〗560〖〗570〖〗600〖〗610〖〗640〖〗670模型值〖〗557〖〗586〖〗614〖〗642〖〗670〖〗697相对误差%〖〗054〖〗281〖〗233〖〗525〖〗469〖〗403序号〖〗7〖〗8〖〗9〖〗10〖〗11观测值〖〗740〖〗760〖〗798〖〗800〖〗802模型值〖〗722〖〗746〖〗769〖〗789〖〗806相对误差%〖〗243〖〗184〖〗363〖〗138〖〗050从表2可以看出,上面所建模型的拟合度是很高的,可以作为该公路复合地基沉降量s的预测模型。

  (4)公路复合地基最终沉降量的确定

  根据表1可得公路复合地基相邻两次沉降差ΔS(I)随时间的变化规律是总体上逐渐减小。而根据所建的灰色模型,当t无限增大时,模型计算值趋于极限,与实际情况符合。根据

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