不动点调整系数分析方法、装置、电子设备及介质与流程

1.本发明涉及基坑与地下工程技术领域，尤其涉及一种不动点调整系数分析方法、装置、电子设备及介质。


背景技术：

2.随着越来越多的跨海隧道、跨海大桥、大型码头和航站楼等重大工程投入建设，越来越多由于国民经济及旅游业的迅猛发展带来的在海边、水边新建度假区、酒店等项目出现，需要充分利用和开发地下空间，临水基坑也相应大量出现。临水基坑由于施工条件的限制及周边环境的影响，施工时在基坑两侧可能受到不对称的荷载。临水深基坑一侧存在河道或者临海，造成基坑两侧土压力不平衡。土压力不平衡易造成围护结构向临水侧变形过大，甚至造成基坑整体失稳、驳岸破坏、水涌进基坑等工程事故。
3.计算支护结构内力需要用到弹性支点刚度系数，而弹性支点刚度系与不动点调整系数密切相关。《建筑基坑支护技术规程》(jgj120-2012)中规定，支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件相近，且分层对称开挖时，取不动点调整系数为λ＝0.5，支撑两对边基坑的土性、深度、周边荷载等条件或开挖时间有差异时，对土压力较大或先开挖一侧取值为λ＝0.5～1.0，对于土压力较小一侧取1-λ，但是并未明确具体取值的计算方法，工程中往往依靠经验取值。也有相关学者根据大小不等的两侧载荷定义土压比，建立土压力比与不动点调整系数的关系式，从而确定不动点调整系数。其在特定边界条件下无法计算，如基坑一侧紧邻已有地下结构，此时一侧没有土压力无法计算土压力比。


技术实现要素：

4.本发明实施例的主要目的在于提出一种不动点调整系数分析方法、装置、电子设备及介质，提高了不动点调整系数的直观程度和准确度，避免了引入中间变量带来的误差。
5.本发明的一方面提供了一种不动点调整系数分析方法，其特征在于，包括：
6.对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量；
7.对基坑力较小一侧施加所述第一轴力差值，根据所述位移增量调整两侧不动点调整系数，并进行计算，得到基坑两侧支撑的第二次位移量、第二轴力差值及修正后的不动点调整系数；
8.根据修正后的所述不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算；
9.根据所述第三总量位移和所述第三支撑轴力对所述不动点调整系数进行第二次修正，直至所述不动点调整系数满足预设要求。
10.根据所述的不动点调整系数分析方法，其中对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量，还包括：
11.通过压力传感器及距离传感器，对基坑两侧支护结构的所述第一总位移量和所述
第一支撑轴力进行采集，其中所述第一总位移量用于表征基坑两侧变形前后的位移，所述第一支撑轴力用于表征不动点两侧的支撑轴力；
12.将所述第一总位移量和所述第一支撑轴力采用短距离通信发送进行发送。
13.根据所述的不动点调整系数分析方法，其中对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量，包括：
14.获取两侧支撑的计算长度lb、ls，其中b表示荷载较大侧，s表示荷载较小侧；
15.根据公式
[0016][0017]
确定
[0018][0019]
其中δb、δs分别为内支撑两侧的所述第一总位移量，n为所述第一支撑轴力；根据支撑不动点调整系数，得到
[0020][0021]
进一步计算得到
[0022][0023]
按照对称结构分别计算基坑两侧支护结构，得到支撑两侧变形δ
b1
和δ
s1
，支撑两侧轴力n
b1
和n
s1
，通过n
b1
和n
s1
确定不平衡力差值。
[0024]
根据所述的不动点调整系数分析方法，其中根据所述不平衡力差值以及所述位移增量对基坑两侧采用预加轴力，并进行计算，得到基坑两侧的所述第二总位移量，根据所述第一总位移量及所述第二总位移量对不动点调整系数进行第一次修正，包括：
[0025]
采用预加轴力的方式把不平衡轴力δn1＝n
b1-n
s1
作用在荷载较小侧围护结构上，重新计算荷载较小侧，得荷载较小侧在支撑处的所述第二总位移量δ
s1δ
；
[0026]
根据荷载较小侧的所述第一总位移量及所述第二总位移量的位移有δ
s1
》δ
s1δ
，δδ1＝δ
s1-δ
s1δ
，基于δ
b1
和δ
s1
对所述支撑不动点调整系数进行第一次修正为：
[0027][0028]
采用特定边界条件对修正公式进行检验：
[0029]
当结构对称时，δn1＝0，则δδ1＝0，同时δ
b1
＝δ
s1
，则有λ
b2
＝λ
s2
＝0.5；
[0030]
当荷载较小侧支撑处保持不动时，有δ
s1δ
＝0，δδ1＝δ
s1
，则有λ
s2
＝0、λ
b2
＝1；
[0031]
其中n
b1
和n
s1
为支撑两侧轴力，支撑两侧变形δ
b1
和δ
s1
。
[0032]
根据所述的不动点调整系数分析方法，其中根据修正后的所述不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算，包括：
[0033]
根据修正的支撑不动点调整系数λ
b2
和λ
s2
，分别对两侧支护结构计算，得到相应的支撑两侧变形δ
b2
和δ
s2
、支撑两侧轴力n
b2
和n
s2
；
[0034]
根据所述的不动点调整系数分析方法，其中根据所述第三总量位移和所述第三支撑轴力对所述不动点调整系数进行第二次修正，包括：
[0035]
对支撑两侧轴力进行判断：
[0036]
当时，结束计算，取n＝(n
b2
n
s2
)/2；
[0037]
当将不平衡力δn2＝n
b2-n
s2
作用在荷载较小侧并重新计算，进而对支撑不动点调整系数进行修正：
[0038][0039]
其中λ
b3
和λ
s3
表示修正后的支撑不动点调整系数。
[0040]
根据所述的不动点调整系数分析方法，其中方法还包括：
[0041]
当计算至第n轮，满足
[0042][0043]
时，非对称荷载作用下的支撑处位移分别为δ
bn
和δ
sn
，n＝(n
bn
n
sn
)/2，得到围护结构受力变形为最终的稳定状态。
[0044]
本发明实施例的另一方面提供了一种不动点调整系数分析装置，包括：
[0045]
第一分析模块，用于对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量；
[0046]
第二分析模块，用于对基坑力较小一侧施加所述第一轴力差值，根据所述位移增量调整两侧不动点调整系数，并进行计算，得到基坑两侧支撑的第二次位移量、第二轴力差值及修正后的不动点调整系数；
[0047]
第三分析模块，用于根据修正后的所述不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算；
[0048]
第四分析模块，用于根据所述第三总量位移和所述第三支撑轴力对所述不动点调整系数进行第二次修正，直至所述不动点调整系数满足预设要求。本发明实施例的另一方面提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
[0049]
所述存储器用于存储程序；
[0050]
所述处理器执行所述程序实现如前文所描述的方法。
[0051]
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前文所描述的方法。
[0052]
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
[0053]
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0054]
图1是本发明实施例的方法的流程示意图。
[0055]
图2是本发明实施例的不动点调整系数分析一种实施示意图。
[0056]
图3是本发明实施例的基坑非对称荷载示意图。
[0057]
图4是本发明实施例的一种不动点调整系数分析方法流程示意图。
[0058]
图5是本发明实施例的不动点调整系数分析分析装置图。
具体实施方式
[0059]
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特有的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。“第一”、“第二”等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。在本后续的描述中，对方法步骤的连续标号是为了方便审查和理解，结合本发明的整体技术方案以及各个步骤之间的逻辑关系，调整步骤之间的实施顺序并不会影响本发明技术方案所达到的技术效果。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
[0060]
如图1所示，本发明实施例提供了一种不动点调整系数分析方法的流程，该方法具体包括但不限于步骤s100-s400。
[0061]
s100，对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量。
[0062]
在一些实施例中，参考图2，示例了对处于压力作用下的基坑两侧的第一总位移量和第一支撑轴力进行采集的实施例，其包括传感器100、智能移动终端200及服务器300，其中传感器100包括距离传感器及压力传感器，其中的传感器100分别用于采集基坑两侧变形前后的位移距离和不动点两侧的压力，并通过短距离通信方式发送至智能移动终端200，智能移动终端用于：对处于压力作用下的基坑两侧的第一总位移量和第一支撑轴力进行采集；根据第一总位移量和第一支撑轴力，确定两侧的不平衡力差值以及位移增量；根据不平衡力差值以及位移增量对基坑两侧采用预加轴力，并进行计算，得到基坑两侧的第二总位移量，根据第一总位移量及第二总位移量对不动点调整系数进行第一次修正；根据修正后的不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算；根据第三总量位移和第三支撑轴力对不动点调整系数进行第二次修正，直至不动点调整系数满足预设要求。其中的服务器300记录传感器100的采集数据和智能移动终端200的分析数据，以方便查阅。
[0063]
在一些实施例中，由于基坑在施工时结构已定，无法进行调整，因此，可以通过在施工前构建待施工的基坑的缩尺模型，通过对缩尺模型设置相应的基坑类型(施工类型)、环境参数，其中的环境参数包括施工地质参数、水文参数等数据，并结合对应的历史数据，采用大数据的方式对第一总位移量和第一支撑轴力进行预测，并进行后续的不动点调整系
数的分析，以使不动点调整系数满足预设要求，给予施工参考；
[0064]
在一些实施例中，还可以采用人工智能的方式，通过缩尺模型及其设置的参数，选取符合要求的基坑作为数据集执行训练，得到基坑的对基坑不平衡压力的预测模型，通过预测模型对待施工基坑进行预测后，再执行如图1所示的不动点调整系数的分析方法，以使不动点调整系数满足预设要求，给予施工参考；
[0065]
在一些实施例中，参考图3所示例的基坑非对称荷载示意图，其包括：
[0066]
1不动点位置、2变形较大一侧支撑点处变形δb、3变形较小一侧支撑点处变形δs、4变形较大一侧支撑轴力nb、5变形较大一侧支撑轴力ns、6地面、7水底、8水面线、9基坑支护结构变形后形态、10基坑支护结构变形前形态、11坑底。
[0067]
在一些实施例中，参考图4，其中的步骤s100还包括：
[0068]
s100，根据第一总位移量和第一支撑轴力，确定两侧的不平衡力差值以及位移增量。
[0069]
在一些实施例中，参考图4，其中的s100包括：
[0070]
假设lb、ls分别为不动点两侧支撑的计算长度(下标b表示荷载较大侧，下标s表示荷载较小侧)，δb、δs分别为内支撑两侧的总位移量，n为支撑轴力。根据公式有
[0071]
根据支撑不动点调整系数的定义，有
[0072][0073]
把上述两式代入可得，
[0074]
和
[0075]
由此可知，内支撑不动点系数λ是由内支撑两端位移决定。
[0076]
在一些实施例中，采用《建筑基坑支护技术规程》(jgj120-2012)(下称规程)方法，按照对称结构分别计算基坑两侧支护结构(此时不动点调整系数取值λ
b1
＝λ
s1
＝0.5)，得到支撑两侧变形δ
b1
和δ
s1
、支撑两侧轴力n
b1
和n
s1
。
[0077]
s200，根据不平衡力差值以及位移增量对基坑两侧采用预加轴力，并进行计算，得到基坑两侧的第二总位移量，根据第一总位移量及第二总位移量对不动点调整系数进行第一次修正。
[0078]
在一些实施例中，参考图4的流程，其包括但不限于步骤s210～s320：
[0079]
s210，由于基坑处于非对称受力状态，将会有n
b1
》n
s1
，采用预加轴力的方式把不平衡轴力δn1＝n
b1-n
s1
作用在荷载较小侧围护结构上,；
[0080]
s220，重新计算荷载较小侧，得其在支撑处的新位移δ
s1δ
。
[0081]
s300，根据修正后的不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算。
[0082]
在一些实施例中，参考图4的流程，其中的步骤s300包括但不限于步骤s310～
s340：
[0083]
s310，重新计算不动点调整系数，荷载较小侧第一、二次的位移有δ
s1
》δ
s1δ
，δδ1＝δ
s1-δ
s1δ
；
[0084]
s320，基于δ
b1
和δ
s1
对支撑不动点调整系数进行修正：
[0085][0086]
采用特定边界条件对上述修正公式进行检验：当结构对称时，δn1＝0，则δδ1＝0，同时δ
b1
＝δ
s1
，则有λ
b2
＝λ
s2
＝0.5，可见符合实际。当荷载较小侧支撑处保持不动时(即按固定支座考虑，例如基坑一侧有地下空间结构情况)，有δ
s1δ
＝0，δδ1＝δ
s1
，则有λ
s2
＝0、λ
b2
＝1，可见符合实际及规范规定。由此可知，不动点调整系数修正公式满足实际边界条件。
[0087]
s330，采用《规程》公式及修正的支撑不动点调整系数λ
b2
和λ
s2
，分别对两侧支护结构计算，得到相应的支撑两侧变形δ
b2
和δ
s2
、支撑两侧轴力n
b2
和n
s2
。
[0088]
s340，对支撑两侧轴力进行判断：当时，认为支撑两侧轴力相差不大，符合实际情况，可结束计算，取n＝(n
b2
n
s2
)/2；
[0089]
在一些实施例时，当认为支撑两侧轴力误差较大，将不平衡力δn2＝n
b2-n
s2
作用在荷载较小侧并重新计算，进而对支撑不动点调整系数进行修正：
[0090][0091]
s400，根据第三总量位移和第三支撑轴力对不动点调整系数进行第二次修正，直至不动点调整系数满足预设要求，并结束计算。
[0092]
在一些实施例中，基于图4的步骤s400，还包括：
[0093]
当计算至第n轮，满足
[0094][0095]
时，非对称荷载作用下的支撑处位移分别为δ
bn
和δ
sn
，n＝(n
bn
n
sn
)/2，此时围护结构受力变形为最终的稳定状态，可按该状态进行方案设计。
[0096]
图5是本发明实施例的不动点调整系数分析分析装置图。该装置包括了第一分析模块510、第二分析模520、第三分析模块530及第四分析模块540。
[0097]
其中，其包括：第一分析模块，用于对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量；第二分析模块，用于对基坑力较小一侧施加第一轴力差值，根据位移增量调整两侧不动点调整系数，并进行计算，得到基坑两侧支撑的第二次位移量、第二轴力差值及修正后的不动点调整系数；第三分析模块，用于根据修正后的不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算；第四分析模块，用于根据第三总量位移和第三支撑轴力对不动点调整系数进行第二次修正，直至不动点调整系数满足预设要求。
[0098]
示例性地，通过装置中的第一分析模块、第一分析模块、第三分析模块及第四分析模块的合作下，实施例装置可以实现前述的任意一种不动点调整系数分析方法，即对基坑不平衡压力作用下的两侧基坑进行计算，得到第一轴力差值以及第一位移增量；对基坑力较小一侧施加第一轴力差值，根据位移增量调整两侧不动点调整系数，并进行计算，得到基坑两侧支撑的第二次位移量、第二轴力差值及修正后的不动点调整系数，重复上述步骤；根据修正后的不动点调整系数对两侧的第三总量位移和第三支撑轴力进行计算；根据第三总量位移和第三支撑轴力对不动点调整系数进行第二次修正，直至不动点调整系数满足预设要求。本发明的技术方案不动点的定义(当支撑两端同时受压移动时,其中支撑上不动的点的位置)，采用位移作为不动点调整系数的计算方法更直观和准确，避免了引入中间变量带来的误差，并证明了特定边界条件下的适用性，为基坑支护提供了准确的参考意见。
[0099]
本发明实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器以及存储器；
[0100]
存储器存储有程序；
[0101]
处理器执行程序以执行前述的不动点调整系数分析方法；该电子设备具有搭载并运行本发明实施例提供的不动点调整系数分析的软件系统的功能，例如，个人计算机(personal computer，pc)、手机、智能手机、个人数字助手(personal digital assistant，pda)、可穿戴设备、掌上电脑ppc(pocket pc)、平板电脑等。
[0102]
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的不动点调整系数分析方法。
[0103]
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
[0104]
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前述的不动点调整系数分析方法。
[0105]
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
[0106]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说
对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0107]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0108]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0109]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0110]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0111]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
[0112]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。