Optimization Mathematical Model of Pile Forces for Offshore Piled Breasting Dolphins

An optimization mathematical model of the pile forces for piled breasting dolphins in the open sea under various loading conditions is presented. The optimum layout with the well distributed pile forces and the least number of piles is achieved by the multiplier penalty function method. Several engineering cases have been calculated and compared with the result of the conventional design method. It is shown that the number of piles can be reduced at least by 10%～20% and the piles' bearing state is improved greatly.

旋转剪切式青花椒采摘装置设计与试验

针对基于“下桩”采摘方法的青花椒采摘设备存在喂入困难、易堵塞而造成采摘效率低的问题,该研究设计了一种旋转剪切式青花椒采摘装置。首先基于花椒枝物理、力学特性确定旋转剪切式青花椒采摘过程包括花椒枝旋转驱动、花椒枝导向喂入和剪切采摘,剪切采摘功能由往复式切割器实现。并设计双动刀往复式切割器及其传动机构,确定了剪切采摘装置的结构和运动参数。进一步地,运用ANSYS/LS-DYNA构建花椒枝剪切仿真模型,确定最优齿形参数为:刀齿切割角20°,刀齿刃角50°,刀齿厚度2.5 mm,该条件下峰值切割力为3.739 N。最后通过单因素试验确定了花椒枝喂入角度、花椒枝喂入速度、花椒枝旋转速度的取值范围分别为40°~60°、20~40 mm/s、20~40 r/min;并采用BoxBehnken设计法制定三因素二次回归正交组合试验方案,运用Design-Expert 12对试验结果进行方差分析和响应面分析,得到旋转剪切式青花椒采摘装置的最优工作参数为:花椒枝喂入角度55°,花椒枝喂入速度33.21 mm/s,花椒枝旋转速度30 r/min;通过试验验证得出在最优工作参数下,单人单枝喂入时青花椒平均采摘效率为10.95 kg/h,平均采净率为95.57%,平均伤果率为12.87%。研究结果可为青花椒采摘机的研发提供技术参考。

新型深海风机钢管桩基础安装用导向架结构优化

为解决水深45.000 m深海风机钢管桩基础安装作业可靠性差和精度低等问题,对一种新型深海风机钢管桩基础安装用导向架进行结构优化。采用有限元法(Finite Element Method, FEM)与试验相结合的方法,从环境参数与作用载荷、结构形式、作业工况和结构强度与结构稳定性等方面对导向架进行综合研究。经海试验证,优化的导向架的打桩精度与打桩高效性均满足技术指标要求,可大幅提高深海风机钢管桩基础安装作业速度和质量。

基桩综合检测实例分析研究——以某服装产业园为例

随着基础建设的日益发展,基桩作为建筑结构中不可或缺的一部分,其质量与安全性能越来越受到关注。文章旨在通过对基桩综合检测的实践进行深入分析,探讨其在实际工程中的应用、存在的问题及优化策略。

基于PSO-GBDT的基桩缺陷智能识别与定位

低应变反射波法是实现基桩缺陷诊断与健康评估的重要手段。然而,目前该方法检测结果的判断仍采用人工方式进行,而人工进行结果的判断又不可避免会因缺陷波形不明显等因素导致误判或判断不准确等问题。为了解决这一问题,利用梯度提升决策树(GBDT)建立低应变反射波法检测结果与桩身缺陷位置的非线性关系,实现桩身缺陷的快速识别与定位,引入粒子群优化算法(PSO)优化模型关键参数,提高模型的精度与泛化能力。此外,利用核主成分分析(KPCA)算法对低应变反射波的多域特征降维,以此降低模型训练难度。最后,通过大量实测数据验证了该模型的可行性与准确性,结果表明,该模型具备基桩缺陷的快速识别与定位的能力。

桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法

本文介绍了一种桩基支挡结构锚固段长度最优值计算方法,以解决解析法在计算锚固段最优长度时的局限性和数值计算软件中缺乏相应设计功能的问题。该方法基于数值计算方法,将桩基支挡结构等效为梁单元,将锚固段地层等效为弹簧单元。根据锚固段长度和地基变形量的变化规律,利用二分法思想迭代求解地基最大变形量为容许变形量时的锚固段长度,从而获得最优锚固长度以及对应的结构内力和变形信息。该方法适用于单层和多层地层中的桩基支挡结构,以及抗滑桩、锚索桩、椅式桩和锚索椅式桩等多种形式的支挡结构。与传统的解析方法相比,该方法能够统一处理不同地层和结构形式下的计算问题,避免了解析方法难以获得解析解的问题,并且计算过程简单明了,适合实际工程中的程序化应用。

长短桩组合型复合地基优化设计方法研究

在软土地基上建造建(构)筑物需要进行地基处理,复合地基是一种行之有效的地基处理方式。工程上一般对地基浅层土的承载力要求较高,而深层只需满足下卧层强度要求即可。长短桩复合地基可做到浅层置换率高,深部置换率低,这样就合理地满足了软弱地基不同深度对承载力的要求。同时长短桩复合地基浅部置换率高,加固区复合地基模量大,深部置换率低,复合地基模量较低,正好适应浅部附加应力大,深部附加应力小的应力场,这样对减少软弱地基总沉降有利。本文探讨了长短桩复合地基优化设计方法,提出了长短桩复合地基优化设计数学模型,并利用复合形法求解优化设计数学模型,同时给出了优化设计计算算例,计算结果表明,此优化设计方法不仅可有效地保证长短桩复合地基设计方案技术上可靠,还可获得最佳的经济效益。

刚-柔性桩复合地基变形特性有限元分析

在现场试验基础上对条形基础下刚-柔性桩复合地基进行有限元模拟分析。着重讨论了褥垫层、承台、刚性桩、柔性桩等的参数变化对刚-柔性桩复合地基沉降特性的影响。结果表明,复合地基沉降随着褥垫层厚度减小而减小,随着褥垫层模量增加而减小,承台厚度增加有利于减少差异沉降,刚性桩是控制沉降的主要构件,柔性桩桩长增加可以减少差异沉降。分析结果为刚-柔性桩复合地基的优化设计提供理论基础。

不同桩长、桩径桩筏基础的分析方法

针对具有不同桩长、桩径群桩的桩筏基础进行研究,采用筏基无单元方法对筏板进行模拟,基于共同作用原理,以桩与桩、桩与土相互作用的解析模型为基础,建立了层状地基上不同桩长、桩径、桩体材料情况下,桩筏基础与地基共同作用的一种分析方法。旨在解决具有特殊桩群,或通过桩长、桩径、桩体材料的变化、优化桩土刚度分布、调平设计时的桩筏基础计算问题。该方法可方便地用于非均匀布桩、非规则平面形状桩筏基础的计算和优化分析。与基于实际工程的大型模型试验结果的比较表明,该方法是合理可行的,并具有较好的实用性。

刚性桩复合地基优化设计

采用原状土切线模量法分别计算地基土和桩基的非线性P-S(荷载–沉降)曲线。假设两者为相对独立的体系,在桩和土的位移相等的条件下,根据桩和土的P-S曲线确定桩和土分担的荷载。通过控制沉降量和调整垫层的厚度,协调桩、土的相对刚度,使天然地基和桩基的承载力充分发挥;通过优化设计,使土和桩分担的荷载及沉降都达到要求的目标,从而使刚性桩复合地基的设计达到比较理想的优化状态。最后,通过工程案例说明该方法的实施过程。

基坑支护桩结构优化设计

采用弯曲剪切扭转有限元模式计算圈梁 ,采用杆系有限元增量法分析支护桩。通过变形协调条件求解二者的相互作用 ,以各工况开挖深度、各支撑施工位置和圈梁截面为优化变量 ,以支护桩变形曲线面积建立优化目标 ,研究了多支点支护结构中圈梁和施工工艺的优化准则 ,并通过复合形法求解 ,形成了比较完整的支护桩结构优化设计体系。

湘江特大桥双壁钢套箱围堰受力分析及优化处理

长湘高速公路湘江特大桥主桥为(115+195+115)m三跨预应力混凝土连续刚构桥,该桥58号、59号主墩承台采用无底双壁钢套箱围堰施工。为使围堰结构合理、施工安全,采用三维有限元软件ANSYS对该桥58号、59号主墩承台围堰进行结构分析,并结合施工现场的特点,对围堰结构进行优化处理。结果表明:围堰封底混凝土达到80%设计强度并进行堰内抽水时为最不利工况;增大环板厚度使围堰结构受力明显减小;围堰夹壁内填充混凝土较填充水可有效减少结构的最大应力和变形、提高结构的刚度和稳定性;围堰最可能的失效模式为钢围堰连同封底混凝土一起上浮,增加封底混凝土与桩护筒间的握裹力(采取围堰压重、堰壁内灌水等措施)有利于提高围堰抗浮稳定性。实践证明优化措施取得了良好的效果。

阻滑桩加固土坡稳定性分析与桩基的简化设计

基于极限分析上限定理与土的抗剪强度折减系数概念,建立了土坡稳定的极限平衡状态方程,以此确定土坡稳定的安全系数及相应的潜在破坏模式。通过针对典型算例所进行的对比计算与分析,验证了该方法的可靠性。进而针对潜在失稳土坡,建立了阻滑桩加固土坡的极限平衡状态方程,将桩侧有效土压力作为目标函数,运用数学规划方法确定了极限平衡状态时的临界桩侧有效土压力,以此进行土坡预加固中阻滑桩的简化设计。最后,根据最大、最小值原则,探讨了阻滑桩的最优桩位问题,并通过变动参数比较计算对影响加固力的有关因素进行了分析。

斜坡桥梁桩基础加固优化设计

山区公路建设,由于工程地质条件复杂,上部结构荷载大,传统工法难以很好解决桥梁桩基础大变形问题。利用三维有限元数值模拟,对人工挖孔桩基础的加固方案进行模拟分析与研究,给出了水平位移、沉降量等模拟结果。根据数值模拟的结果,分析了锚杆(索)在加固桩基础中的作用与效果。结果显示,锚杆(索)加固桩基础可以有效减小水平位移和沉降量,大大降低工程投资,且为类似工程优化设计提供了一条很好的思路。

基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法

目的为减小建筑物基础的差异沉降，针对天然地基、复合地基以及复合桩基，提出基于差异沉降控制的地基基础优化设计方法．方法通过优化天然地基、复合地基以及复合桩基在桩基平面内的支承刚度，建立地基基础支承体刚度人为优化的数值计算模型，分析了上述方法控制差异沉降的效果．结果通过人为优化支承刚度分布的方法，天然地基、复合地基以及复合桩基上基础的弯矩平均减少80％，不均匀沉降平均减少75％-90％，近似达到零差异沉降的目标．结论笔者方法可显著地减少基础的弯矩和差异沉降，对工程设计具有一定的借鉴作用．

高桥墩桩基础的优化设计及因素分析

在高桥墩桩基屈曲能量法分析的基础上,提出兼顾结构稳定、强度和经济性的优化模型,并应用优化算法中非线性序列二次规划法,进行优化设计探讨,同时给出优化设计算法流程图,编制了相应的优化计算程序;为了解桥墩高度、轴向荷载、地基比例系数和混凝土弹性模量对于高桥墩桩基屈曲的影响,结合优化设计模型进行了因素分析,探讨了参数变量对目标函数最优值的影响规律和程度,比较结果说明,在进行高桥墩桩基的屈曲受力分析时,高桥墩的大变形影响不容忽视;而一般在工程设计中,可考虑将桩周土体和混凝土弹性模量的增强作用作为设计的安全储备。

桩锚试验的数值模拟

提出了一种新型的单元模型来模拟桩锚结构:桩体内的混凝土用脆弹性材料模型、钢筋用典型的应变硬化弹塑性材料模型、桩土间的相互作用则用一种特殊的非线性W INKLER(文克尔)类地基来模拟其间的粘合、滑移和分离等力学状态.推导了锚桩工作状态下接触面处的位移解答和刚度公式,编写了有关的计算程序.根据试验的数据结果,用复形调优法对一些计算参数做了反分析研究.最后给出了计算实例,并与工程的实测数据进行了对比.

基于混沌优化-神经网络的单桩竖向极限承载力预测方法

分析了BP神经网络和混沌优化的特点 ,并将混沌优化方法和梯度下降法结合起来构成一种新的组合搜索优化方法。结合珠江三角洲大量试桩资料 ,建立了基于混沌优化 -神经网络的单桩极限承载力预测模型。实例研究表明 ,预测值与实测值吻合较好 ,该模型性能良好、预测精度高 ,能满足工程的要求 ,具有广泛的应用前景。

码头结构布局优化及其离散复合形算法

码头结构的合理布局（指纵、横梁及桩的数目和布置）对其经济性有很大影响，可通过布局优化设计为码头结构的初步设计提供最优布局方案．研究了以最小造价为目标、以纵横梁及桩数为布局变量的全直桩梁板码头结构布局的优化设计，给出约束非线性混合离散变量优化模型，采用离散复合形法直接求其离散最优解．算例表明，本文为这种码头优化布局方案的确定提供了一个快捷实用的方法．

利用应力波曲线拟合识别桩身缺陷的一种反演方法

通过建立桩 -土系统的力学模型 ,给出了考虑桩土相互作用的应力波动方程的特征线解法 ,继而应用优化方法对桩身缺陷进行定量识别 ,在识别中利用完整桩的土参数反演以及对缺陷桩进行等效波阻抗反演和缺陷认定。数值模拟和工程桩实例表明 ,本方法对缺陷桩不仅能够较好地识别出来 ,而且对一次缺陷或二次缺陷的判断具有较高的反演精度。