基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法及系统，其中方法包括：获取各管桩的历史测试数据；利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，确定标准力学参数；构建待分析管桩的力学模型；根据所述力学模型计算所述待分析管桩的竖向承载力，得到所述待分析管桩的竖向承载力；相应的系统包括基础数据库构建模块、大数据分析模块、力学模型构建模块和竖向承载力分析模块。本发明专利技术对历史测试数据进行优化，根据优化数据确定用于构建基础数据库的力学参数，并提出了管桩竖向承载力确定的新方式，有利于提高管桩承载力计算的精度。

【技术实现步骤摘要】
基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法及系统
本专利技术涉及工程建设领域，具体涉及基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法及系统。
技术介绍
预应力管桩作为最主要的桩型，对工程结构的安全起着至关重要的作用，为确保工程安全，通常需要对预应力管桩进行荷载试验，以确定其竖向承载力是否满足设计要求。基于该问题，申请人于2018年05月28日提出了基于高应变测试数据的管桩竖向承载力分析方法及系统(专利技术申请号201810524904.2)，该专利技术基于以往的高应变测试数据进行力学参数提取，根据提取的数据计算管桩承载力，解决了原有高应变检测方法因无法充分激发桩端承载力而导致分析结果存在一定误差、而静载试验存在费用高、时间长的问题。然而该专利技术中，在针对管桩承载力计算数据的获取及处理方面存在一定的精度问题，申请人对此进行进一步优化，以提高管桩竖向承载力的计算精度。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法。本专利技术的目的采用以下技术方案来实现：本专利技术第一方面提供了基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，包括以下步骤：S1获取各管桩的历史测试数据，每一管桩的历史测试数据包括进行高应变测试得到的第一测试数据以及进行静载试验得到的第二测试数据，若同一管桩中根据第一测试数据确定的竖向承载力与根据第二测试数据确定的竖向承载力的偏差在预设范围内，提取第一测试数据中的力学参数，将提取的力学参数根据管桩的类型、土的类型、土的状态和管桩的埋深进行分类，构建基础数据库；S2利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，确定各类型对应的标准力学参数，所述标准力学参数包括标准桩侧阻力、标准桩端阻力和标准桩端位移；S3构建待分析管桩的力学模型，其中将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩侧阻力作为所述力学模型中桩侧荷载传递函数的参数值，将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩端阻力和标准桩端位移作为所述力学模型中的桩端荷载传递函数的参数值；S4根据所述力学模型计算所述待分析管桩的竖向承载力，得到所述待分析管桩的竖向承载力。根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，当待分析管桩的桩端所属土层为软土层时，所述桩端荷载传递函数为：式中，R(s)表示待分析管桩的桩端阻力，sb表示待分析管桩的桩端位移，sbu为桩端极限位移，k1为桩端弹簧系数，k1＝Rc/sc，其中Rc为标准桩端阻力，sc为标准桩端位移，k2＝η1k1，η1为桩端弹簧折减系数，取值范围为0.2～0.5；当桩端所属土层为硬土层时，所述桩端荷载传递函数为：式中，sbu1为桩端第一阶段极限位移，sbu2为桩端第二阶段极限位移，k3＝η2k1，η2为桩端第二阶段弹簧折减系数，取值范围为0.5～1.0，k4＝η3k1，η3为桩端第三阶段弹簧折减系数，取值范围为0.2～0.5。根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述桩侧荷载传递函数为：式中，q(s)表示待分析管桩的桩侧阻力，cs为桩侧摩阻力，qu为标准桩侧阻力，su表示桩土间的相对极限位移，s为待分析管桩的桩土间相对位移。根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述方法还包括：通过运用滑动测微计测试管桩在各级荷载下各地层摩阻力发挥状态、桩端沉降和桩身总压缩变形量，并将测试结果与管桩竖向承载力的分析结果进行对比，根据对比结果调整su、η1、η2的取值范围。根据本专利技术第一方面的一种能够实现的方式，所述利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，包括：将所述基础数据库中同类型的力学参数按照从小到大进行排序，取排序数据中的80％中间数据的平均值作为参考值，根据参考值确定当前对应类型的标准力学参数。本专利技术第二方面提供了基于大数据分析的管桩竖向承载力计算系统，该系统包括：基础数据库构建模块，用于获取各管桩的历史测试数据，每一管桩的历史测试数据包括进行高应变测试得到的第一测试数据以及进行静载试验得到的第二测试数据，若同一管桩中根据第一测试数据确定的竖向承载力与根据第二测试数据确定的竖向承载力的偏差在预设范围内，提取第一测试数据中的力学参数，将提取的力学参数根据管桩的类型、土的类型、土的状态和管桩的埋深进行分类，构建基础数据库；大数据分析模块，用于利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，确定各类型对应的标准力学参数，所述标准力学参数包括标准桩侧阻力、标准桩端阻力和标准桩端位移；力学模型构建模块，用于构建待分析管桩的力学模型，其中将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩侧阻力作为所述力学模型中桩侧荷载传递函数的参数值，将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩端阻力和标准桩端位移作为所述力学模型中的桩端荷载传递函数的参数值；竖向承载力分析模块，用于根据所述力学模型计算所述待分析管桩的竖向承载力，得到所述待分析管桩的竖向承载力。本专利技术的有益效果为：(1)增加了各管桩的历史测试数据的类型，并对历史测试数据进行选取优化，根据优化后的测试数据确定用于构建基础数据库的力学参数，有利于提高后续管桩承载力计算的精度；(2)创新性地提出了新的桩侧荷载传递函数和桩端荷载传递函数，在保障力学模型构建效率的同时使管桩桩端承载机理更接近实际工作情况；(3)提出了管桩竖向承载力确定的新方式，简单便捷；(4)将滑动测微计测试结果与待分析管桩承载力性状分析结果进行比较，根据比较结果调整相关参数的取值，有益于提高管桩竖向承载力分析的精度。附图说明利用附图对本专利技术作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本专利技术的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。图1是本专利技术一个示例性实施例的基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法的流程示意图；图2是本专利技术一个示例性实施例的基于大数据分析的管桩竖向承载力计算系统的结构示意图。附图标记：基础数据库构建模块1、大数据分析模块2、力学模型构建模块3、竖向承载力分析模块4。具体实施方式结合以下实施例对本专利技术作进一步描述。参见图1，本专利技术实施例的一方面提供了基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，包括以下步骤：S1获取各管桩的历史测试数据，每一管桩的历史测试数据包括进行高应变测试得到的第一测试数据以及进行静载试验得到的第二测试数据，若同一管桩中根据第一测试数据确定的竖向承载力与根据第二测试数据确定的竖向承载力的偏差在预设范围内，提取第一测试数据中的力学参数，将提取的力学参数根据管桩的类型、土的类型、土的状态和管桩的埋深进行分类，构建基础数据库。实际工程中多数勘察报告提供的数据未能真实反应现场实际情况，而基于原位测试现场试验得到的桩侧阻力、桩端阻力和桩端位移等数据资料可反应现场实际力学性能，相对工程勘察报告提供的数据更为可靠。本步骤通过对该数据资料进行收集，并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，其特征是，包括以下步骤：/nS1获取各管桩的历史测试数据，每一管桩的历史测试数据包括进行高应变测试得到的第一测试数据以及进行静载试验得到的第二测试数据，若同一管桩中根据第一测试数据确定的竖向承载力与根据第二测试数据确定的竖向承载力的偏差在预设范围内，提取第一测试数据中的力学参数，将提取的力学参数根据管桩的类型、土的类型、土的状态和管桩的埋深进行分类，构建基础数据库；/nS2利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，确定各类型对应的标准力学参数，所述标准力学参数包括标准桩侧阻力、标准桩端阻力和标准桩端位移；/nS3构建待分析管桩的力学模型，其中将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩侧阻力作为所述力学模型中桩侧荷载传递函数的参数值，将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩端阻力和标准桩端位移作为所述力学模型中的桩端荷载传递函数的参数值；/nS4根据所述力学模型计算所述待分析管桩的竖向承载力，得到所述待分析管桩的竖向承载力。/n

【技术特征摘要】
1.基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，其特征是，包括以下步骤：
S1获取各管桩的历史测试数据，每一管桩的历史测试数据包括进行高应变测试得到的第一测试数据以及进行静载试验得到的第二测试数据，若同一管桩中根据第一测试数据确定的竖向承载力与根据第二测试数据确定的竖向承载力的偏差在预设范围内，提取第一测试数据中的力学参数，将提取的力学参数根据管桩的类型、土的类型、土的状态和管桩的埋深进行分类，构建基础数据库；
S2利用大数据分析技术对基础数据库中的力学参数进行处理，确定各类型对应的标准力学参数，所述标准力学参数包括标准桩侧阻力、标准桩端阻力和标准桩端位移；
S3构建待分析管桩的力学模型，其中将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩侧阻力作为所述力学模型中桩侧荷载传递函数的参数值，将与所述待分析管桩所属类型对应的标准桩端阻力和标准桩端位移作为所述力学模型中的桩端荷载传递函数的参数值；
S4根据所述力学模型计算所述待分析管桩的竖向承载力，得到所述待分析管桩的竖向承载力。


2.根据权利要求1所述的基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，其特征是，当待分析管桩的桩端所属土层为软土层时，所述桩端荷载传递函数为：



式中，R(s)表示待分析管桩的桩端阻力，sb表示待分析管桩的桩端位移，sbu为桩端极限位移，k1为桩端弹簧系数，k1＝Rc/sc，其中Rc为标准桩端阻力，sc为标准桩端位移，k2＝η1k1，η1为桩端弹簧折减系数，取值范围为0.2～0.5；
当桩端所属土层为硬土层时，所述桩端荷载传递函数为：



式中，sbu1为桩端第一阶段极限位移，sbu2为桩端第二阶段极限位移，k3＝η2k1，η2为桩端第二阶段弹簧折减系数，取值范围为0.5～1.0，k4＝η3k1，η3为桩端第三阶段弹簧折减系数，取值范围为0.2～0.5。


3.根据权利要求2所述的基于大数据分析的管桩竖向承载力计算方法，其特征是，所述桩侧荷载传递函数为：

【专利技术属性】
技术研发人员：陈荣保，张季超，熊凯峰，李北海，陈建江，陈泽宇，
申请(专利权)人：广州大学，佛山市禅城区建设工程质量安全检测站，
类型：发明
国别省市：广东;44