基于监测数据的围护墙弯矩反分析及安全评估研究

【摘要】：大规模的轨道交通地铁车站建设,带来的不仅仅是经济的增长和社会的发展,而且带来了成倍增长的工程风险。如何在基坑开挖过程中动态的对整个基坑安全状态进行评判,对基坑进行一定的安全分级,愈发成为一个有价值的研究课题。如果能在基坑开挖过程中动态判断这个基坑“变形和表现是否正常,安全等级是几级,离发生基坑危险或者基坑安全事故还有多少距离”,那么基坑的工程事故将得到很大程度的控制。作为整个“基坑安全评判和分级”系统,围护墙自身内力安全是不可缺少的一项内容。如何在基坑开挖过程中获得围护墙的实际弯矩,成为评判围护墙内力安全状态的关键。 可以由围护墙测斜数据计算得到其变形曲率,根据材料力学基本公式,得到弯矩值。文章的主要内容围绕求解围护墙变形曲率展开,由以下三部分组成: 第一部分:分析了三点定圆求曲率反算得到围护墙弯矩结果振荡的原因,具体分析了测点密度对该算法的影响,以及测斜误差在该算法中的传播。并认为在如今的测量误差情况下,三点定圆算法无法准确的反算曲率及围护墙弯矩。 第二部分:提出由曲线拟合围护墙变形,两次求导后得到变形曲率。通过因次分析,确定拟合函数与弯矩,荷载之间的量纲关系;针对荷载简化和等效的情况,衍生了最小二乘法和自然样条拟合围护墙变形求曲率的计算方法,详细推导具体的因次关系,误差传播等重要内容。接着,针对自然样条拟合产生振荡曲率的问题,着手寻找既满足类似于自然样条分段函数功能,又满足最小二乘法逼近功能的函数,衍生了光顺样条拟合围护墙变形反算弯矩的计算方法。 第三部分:将最小二乘法和光顺拟合围护墙变形并进一步计算得到的弯矩,与通过钢筋应力计推算得到的弯矩进行对比分析,比较最小二乘法和光顺样条算法的准确程度。另外,结合工程实例,运用最小二乘法和光顺样条算法进行围护墙弯矩计算,为围护内力安全提供有效的评估。并以“远程监控管理系统”为结合点,达到同时控制多个基坑围护墙内力安全的目的。