一級結(jié)構(gòu)師2010年考試專業(yè)輔導:公路粉噴樁復合地基沉降預測

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1.概述
    南京至高淳高速公路,位于南京南郊,根據(jù)工程勘測資料,沿線軟弱土層分布在不同深度,馮村大橋南粉噴樁復合地基施工之初就設置了4個沉降長期觀測點,分別定期進行觀測。公路工程復合地基沉降是影響公路設計、安全和正常使用的重要因素。其沉降量大小,尤其是最終沉降量大小,是判斷公路是否能安全、正常使用的重要指標之一。由于公路粉噴樁復合地基、路基和路面結(jié)構(gòu)是一個相互作用、十分復雜的系統(tǒng)。公路粉噴樁復合地基沉降隨時間變化的計算也十分復雜。
    本文用德國生物學家Verhulst提出的非線性微分方程(式1)來建立公路沉降的預測模型。
    dp(t)/dt=ap(t)-bp2(t)(1)
    式中p(t)——是生物的繁殖量。
    公路粉噴樁復合地基沉降隨時間變化的實測s—t曲線形狀是一個近似反s曲線,曲線特征吻合Verhulst模型曲線。
    2.灰色Verhulst模型建模步驟
    設原始數(shù)列為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)構(gòu)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)作最小二乘計算a〖〗b=(BT·B)-1·BT·Y
    (4)建立模型
    把系數(shù)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)
    這就是累加生成數(shù)列的模型。由該模型計算值所連成的曲線就是Verhulst模型曲線