基于改进遗传算法的住宅楼桩基坑支护结构设计方法.pdf
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1、第2 3卷 第2期江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报V o l.2 3.22 0 2 3年6月J O U R N A LO FJ I A N G S UV O C A T I O N A LI N S T I T U T EO FA R C H I T E C T U R A LT E C H N O L O G YJ u n.2 0 2 3基于改进遗传算法的住宅楼桩基坑支护结构设计方法艾玲(中铁十八局集团 建筑安装工程有限公司,天津3 0 0 3 0 8)摘 要:针对目前使用的一桩两用、复杂双排灌注桩的基坑支护结构设计方法,受到基坑环境不确定性及复杂性影响,导致数值模拟结果与理想
2、数值不一致,为了解决该问题,提出了基于改进遗传算法的住宅楼桩基坑支护结构设计方法。以某房建工程项目作为研究对象,结合改进遗传算法,构建数学模型。从桩的最大弯矩、桩嵌入土体的深度两个方面考虑数学模型的约束条件,采用惩罚函数法来处理约束问题。依据住宅基坑周围环境,选择基坑段面,并进行图层概化。在设计坑中坑钢板桩基坑支护结构,有效控制坑中坑变形。另外通过高压旋喷桩方式,基坑支护结构的侧壁设置一道不透水的止水帷幕,防止上层滞水流入基坑。由仿真实验结果可知,该方法对于桩顶水平位移,与理想数值最大误差为0.0 5mm;对于桩体下降深度,与理想数值最大误差为0.1mm;对于地表沉降量,与理想数值一致,误差为
3、0mm,对施工来说更加安全。关键词:改进遗传算法;住宅楼桩基坑;支护结构;惩罚函数中图分类号:TU7 5 3文献标志码:A文章编号:2 0 9 5 3 5 5 0(2 0 2 3)0 2 0 0 0 5 0 5T h ed e s i g nm e t h o do fp i l e f o u n d a t i o np i t s u p p o r t i n gs t r u c t u r eo f r e s i d e n t i a l b u i l d i n gb a s e do n i m p r o v e dg e n e t i ca l g o r i t
4、h mA IL i n(C h i n aR a i l w ay1 8 t hB u r e a uG r o upC o n s t r u c t i o na n dI n s t a l l a t i o nE ngi n e e r i ngC o.,L t d.,T i a nji n3 0 0 3 0 8,C h i n a)A b s t r a c t:I nv i e wo f t h e c u r r e n t d e s i g nm e t h o do f f o u n d a t i o np i t s u p p o r t s t r u c t
5、u r ew i t ho n ep i l e f o r t w op u r p o s e s a n d c o m p l e xd o u b l e-r o wc a s t-i n-p l a c ep i l e s,t h en u m e r i c a l s i m u l a t i o n r e s u l t s a r e i n c o n s i s t e n tw i t ht h e i d e a l v a l u e sd u e t o t h eu n c e r t a i n t ya n dc o m p l e x i t yo
6、 f t h e f o u n d a t i o np i t e n v i r o n m e n t.I no r d e r t os o l v et h i sp r o b l e m,ad e s i g nm e t h o do f f o u n d a t i o np i t s u p p o r t s t r u c t u r ew i t hp i l e s f o r r e s i d e n t i a l b u i l d i n g sb a s e do n i m p r o v e dg e n e t i c a l g o r i
7、 t h mi sp r o p o s e d.T a k i n ga r e a l e s t a t e c o n s t r u c t i o np r o j e c t a s t h e r e s e a r c ho b j e c t,c o m b i n e dw i t h i m p r o v e dg e n e t i ca l g o r i t h m,t h em a t h e m a t i c a lm o d e l i sc o n s t r u c t e d.C o n s i d e r i n gt h ec o n-s t
8、r a i n t c o n d i t i o n so f t h em a t h e m a t i c a lm o d e l f r o mt h em a x i m u m m o m e n to f t h ep i l ea n dt h ed e p t ho f t h ep i l e e m b e d d e d i n t h e s o i l,t h e p e n a l t y f u n c t i o nm e t h o d i s u s e d t od e a lw i t h t h e c o n s t r a i n t p r
9、 o b l e m.A c c o r d-i n g t o t h e s u r r o u n d i n ge n v i r o n m e n to f t h er e s i d e n t i a l f o u n d a t i o np i t,s e l e c t t h e f o u n d a t i o np i t s e c t i o na n dg e n e r a l i z e t h e l a y e r.I n t h ed e s i g no fp i t i np i t s t e e l s h e e tp i l e f
10、 o u n d a t i o np i t s u p p o r t s t r u c t u r e,e f f e c t i v e l yc o n t r o l p i t i np i td e f o r m a t i o n.I na d d i t i o n,t h r o u g hh i g h-p r e s s u r e j e tg r o u t i n gp i l e,a n i m p e r m e a b l ew a t e rs t o pc u r t a i n i s s e t o n t h e s i d ew a l l
11、 o f t h e f o u n d a t i o np i t s u p p o r t s t r u c t u r e t o p r e v e n t t h e u p p e r s t a g n a n tw a-t e r f r o mf l o w i n g i n t o t h e f o u n d a t i o np i t.A c c o r d i n g t o t h e s i m u l a t i o nr e s u l t s,t h em a x i m u me r r o rb e t w e e nt h em e t h
12、 o da n d t h e i d e a l v a l u e f o r t h eh o r i z o n t a l d i s p l a c e m e n to f t h ep i l e t o p i s0.0 5mm;F o r t h e f a l l i n gd e p t ho f p i l e,t h em a x i m u me r r o r f r o mt h e i d e a l v a l u e i s 0.1mm;F o r t h e s u r f a c e s e t t l e m e n t,i t i s c o n
13、 s i s t-e n tw i t h t h e i d e a l v a l u e,w i t ha ne r r o r o f 0mm,w h i c h i s s a f e r f o r c o n s t r u c t i o n.K e yw o r d s:i m p r o v e dg e n e t i ca l g o r i t h m;d o r m i t o r yb u i l d i n gp i l ef o u n d a t i o np i t;s u p p o r t i n gs t r u c t u r e;p e n a
14、l t yf u n c t i o n收稿日期:2 0 2 2 0 9 1 0作者简介:艾玲,女,山东淄博人,工程师,从事房建、造价等领域的工作。Em a i l:4 8 8 5 9 3 1 9q q.c o m 基坑工程是一项十分复杂的工程,涉及的问题很多,其中桩基坑支护结构研究是其中的一个重要问题。在桩基础施工中,不仅要保证桩的安全,而且要6 江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报 第2 3卷节约工程造价。但在施工中,由于基坑开挖深度增大,地质条件变得越来越复杂,施工中存在的安全隐患越来越多,导致工程成本的上升。因此,在保证安全、节约成本、保证项目正常进行的前提下,制订一套安全、
15、合理的施工方案显得尤为重要。基坑工程通常是在一年左右的时间内进行的,为了确保地下结构施工的安全,采取了临时支护措施。由于区域、地点、工程地质情况的差异较大,所以影响基坑施工的因素很多,基坑的开挖深度及区域各有差异,不同的地形,不同的水位,不同的土壤状况,都会对工程的施工产生很大的不确定性。因此,设计合理的住宅楼桩基坑支护结构设计方法是具有必要性的。文献1 提出了一桩两用的基坑支护结构设计方法,使用有限元软件构建基础群桩模型,将临近已经施工的多排基桩作为支护桩,以此控制土体位移及支护结构变形;文献2 提出了复杂双排灌注桩的基坑支护结构设计方法,该方法通过梳理钻孔灌注桩施工步骤,设计双排灌注桩支护
16、方案,及时监测基坑周围沉降和水平位移。然而,上述这两种方法受到基坑环境不确定性及复杂性影响,导致基坑支护结构容易出现变形。为此,结合改进遗传算法的框架结构住宅楼桩基坑支护结构设计方法。1 工程概况某房建住宅楼工程项目总建设规模6 3 3 2 7.9m2,其中地下车库建筑面积1 76 1 7.9m2,地上建筑面积4 5 7 0 9.8m2。该项目单体建筑物最高高度3 0.2 4m,单体建筑物最大跨度约1 0 1.9 5m,其中最大建筑物单体面积72 8 0m2,本工程最高层数为1 1层。11 1#楼结构类型为剪力墙结构,但是地下车库、配建的结构类型都是框架结构。总工期为7 6 5d。2 基 于
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