一种动力设备基础桩基优化布置方法技术

本发明专利技术属于土木工程技术领域，具体公开了一种动力设备基础桩基优化布置方法，包括以下步骤：步骤一：桩基布置参数化处理；步骤二：单桩承载力计算；步骤三：动力设备振动指标计算；步骤四：桩基工程量指标计算；步骤五：方案评价指标计算；步骤六：优化模型求解；本发明专利技术采用遗传算法，设定与基础承载能力、稳定性、振动指标和工程量相关的评价指标进行优化，可获得满足安全性、经济性的布置方案，具有实际工程应用价值；本发明专利技术中在给定振动控制指标的情况下，桩基优化后形成的安全余量，可反馈到上部结构优化中，进一步减少上部结构尺寸或质量；本发明专利技术采用参数化驱动的优化方法，相比传统手算，能节省大量时间，保证计算的准确性。保证计算的准确性。保证计算的准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种动力设备基础桩基优化布置方法


[0001]本专利技术涉及土木工程
，具体为一种动力设备基础桩基优化布置方法。

技术介绍

[0002]动力设备的应用非常广泛，是船海、能源、核电等工业及民用领域不可缺少的重要设备。通常，动力设备精密度高且价值不菲，其基础建造直接影响后期使用。在动力设备基础设计过程中，减振设计往往会对设计方案起到决定作用。若振动超出某一范围，将影响设备精度及正常运转、影响人员正常操作及健康，甚至对周围的建筑物及仪器仪表都会造成不良影响，因此需要重点考虑。
[0003]目前，我国动力设备基础设计相关规范主要有《动力机器基础设计标准》(GB50040
‑
2020)、《离心式压缩机基础设计规定》(HG 20555
‑
2006)，基础设计应满足地基和基础承载力、变形、稳定性要求，并满足容许振动要求。通过实际工程设计发现，在某些情况下，提升桩基承载能力反而会增大结构的振动响应，对设备减振造成不利影响。如何通过布置优化，减少这种不利影响，是本专利技术所要解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种动力设备基础桩基优化布置方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种动力设备基础桩基优化布置方法，包括以下步骤：
[0006]步骤一：桩基布置参数化处理
[0007]设置中心桩和边缘桩两种桩，并布置在动力设备的基础底部；其中，中心桩和边缘桩沿基础的纵向中轴线对称布置，且中心轴布置在基础的横向中轴线上，中心轴纵向距离基础边缘尺寸为s1x，横向距离基础边缘尺寸为s1y，单侧数量为n1，纵向间距为a1；边缘桩纵向距离基础边缘尺寸为s2x，横向距离基础边缘尺寸为s2y，单侧单边数量为n2，纵向间距为a2；
[0008]步骤二：单桩承载力计算
[0009]分别计算中心桩、边缘桩的单桩承载力特征值Ra，根据初始桩的布置情况，计算标准组合、地震作用组合下，各桩最不利于工况下的载荷效应N，同时，根据现行动力机器基础设计规范，进行标准组合下的基底平均静压力验算，保证基础不出现不均匀沉降；
[0010]步骤三：动力设备振动指标计算
[0011]根据现行动力机器基础设计规范，计算振动荷载下的基础控制点振动峰值D，同时，确定振动容许值[D]；
[0012]步骤四：桩基工程量指标计算
[0013]计算桩基工程量指标E，如总桩数、桩基材料用量，并结合工程情况，初步估算工程量为[E]，[E]为常数；
[0014]步骤五：方案评价指标计算
[0015]设定超标控制参数C0；
[0016]若单桩承载力满足规范要求，即Ra与N的比值小于现行规范限值，则设定系数C1＝1，反之C1＝C0；若标准组合下的基底平均静压力验算满足现行动力机器基础(4)设计规范要求，则设定C2＝1，反之C2＝C0；
[0017]若动力设备的基础的尺寸已确定，当若控制点振动值不大于振动容许值，即D/[D]≤1时，设定C3＝1，反之C3＝C0；若动力设备的基础的尺寸还需要进一步优化，则当D/[D]≤1时，设定C3＝D/[D]，反之C3＝C0
×
D/[D]；设定工程量评价参数C4＝E/[E]；
[0018]计算方案评价指标α＝C1
×
C2
×
C3
×
C4，当C1
×
C2
×
C3≤1时，方案有效；
[0019]步骤六：优化模型求解
[0020]采用遗传算法，求解当α最小且方案有效情况下的s1x、n1、a1、s2x、s2y、n2、a2，可得到满足设定要求的动力设备桩基优化布置方案。
[0021]优选的，步骤一所述的n1≥0。
[0022]优选的，步骤一所述的n2≥1。
[0023]优选的，步骤三所述的振动容许值[D]取值为：避免破坏设备的振幅、避免破坏毗邻建筑物振幅、避免人员不舒适振幅。
[0024]优选的，步骤五中所述的超标控制参数C0取值为50
‑
100。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0026]1.本专利技术采用参数化驱动的优化方法，相比传统手算，能节省大量时间，保证计算的准确性。
[0027]2.本专利技术采用遗传算法，设定与基础承载能力、稳定性、振动指标和工程量相关的评价指标进行优化，可获得满足安全性、经济性的布置方案，具有实际工程应用价值。
[0028]3.本专利技术中在给定振动控制指标的情况下，桩基优化后形成的安全余量，可反馈到上部结构优化中，进一步减少上部结构尺寸或质量，减少工程造价。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的流程示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例的动力设备基础及桩基示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例的A
‑
A剖面图；
[0032]图4为本专利技术实施例的桩基初始布置图；
[0033]图5为本专利技术实施例的桩基优化方案布置图。
[0034]图中：1、中心桩；2、边缘桩；3、动力设备；4、基础。
具体实施方式
[0035]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位
或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0037]在本专利技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0038]请参阅图1
‑
5，本专利技术提供一种技术方案：一种动力设备基础桩基优化布置方法，包括以下步骤：
[0039]步骤一：桩基布置参数化处理
[0040]如附图2
‑
3所示，设置中心桩1和边缘桩2两种桩，并布置在动力设备3的基础4底部。其中，中心桩1和边缘桩2沿基础4的纵向中轴线对称布置；中心轴1布置在基础4的横向中轴线上，中心轴1纵向距离基础4边缘尺寸为s1x，横向距离基础4边缘尺寸为s1y，单侧数量为n1(n1≥0)，纵向间距为a1；边缘桩2纵向距离基础4边本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动力设备基础桩基优化布置方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：桩基布置参数化处理设置中心桩(1)和边缘桩(2)两种桩，并布置在动力设备(3)的基础(4)底部；其中，中心桩(1)和边缘桩(2)沿基础(4)的纵向中轴线对称布置，且中心轴(1)布置在基础(4)的横向中轴线上，中心轴(1)纵向距离基础(4)边缘尺寸为s1x，横向距离基础(4)边缘尺寸为s1y，单侧数量为n1，纵向间距为a1；边缘桩(2)纵向距离基础(4)边缘尺寸为s2x，横向距离基础(4)边缘尺寸为s2y，单侧单边数量为n2，纵向间距为a2；步骤二：单桩承载力计算分别计算中心桩(1)、边缘桩(2)的单桩承载力特征值Ra，根据初始桩的布置情况，计算标准组合、地震作用组合下，各桩最不利于工况下的载荷效应N，同时，根据现行动力机器基础(4)设计规范，进行标准组合下的基底平均静压力验算，保证基础(4)不出现不均匀沉降；步骤三：动力设备振动指标计算根据现行动力机器基础(4)设计规范，计算振动荷载下的基础(4)控制点振动峰值D，同时，确定振动容许值[D]；步骤四：桩基工程量指标计算计算桩基工程量指标E，并结合工程情况，初步估算工程量为[E]，[E]为常数；步骤五：方案评价指标计算设定超标控制参数C0；若单桩承载力满足规范要求，即Ra与N的比值小于现行规范限值，则设定系数C1＝1，反之C1＝C0；若标准组合下的基底平均静压力验算满足现行动力机器基础(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋瓅，刘凤虎，瞿革，倪建公，张亮，蒋斌，张晶，李玮，
申请(专利权)人：中船第九设计研究院工程有限公司，
类型：发明
国别省市：