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1、2008年~.53LSNo.3sEPZS9.且第卷第期深圳土木与建筑VoD-Q用MATLAB软件计算换填法的换填厚度1“胡孝平潘东毅(1苏州昆山硅湖职业技术学院2浙江湖州职业技术学院),,I摘要】换填法地基处理设计关键是确定垫层的厚度鉴于传统的设计方法存在不足本文结合工程实例,,。提出一种利用MATLAB求解的方法经计算该法能更好地确定最佳垫层厚度且过程简洁【关键词】换填法地基处理MATLAB、下面结合工程实例对MATLAB优化工具箱在换填1引言法垫层厚度优化设计中的应用进行详细介绍。,换填法是一种处理浅层软弱地基的常用方法、,2垫
2、层厚度的规范设计方法当房屋楼层不高而基岩或强度高的土层埋藏较深,时要把房屋基础置于基岩或强度高的土层上是极垫层的设计不但要求满足建筑物对地基变形。,。不经济的这种情况下通过换填法作浅基础设计是及稳定的要求而且也应符合经济合理的原则垫经济而行之有效的办法。大量的工程实践证明,各层设计的主要内容是确定断面合理的厚度和宽度,,,。种换填材料经过压实后都可以提高地基的承载力而其中的关键是确定断面的厚度如图1所示减少沉,,,降量加速软弱土层的排水固结防止冻胀消除膨胀土的胀缩。,传统的设计方法通常是首先假定一换填深度,然后核算换填后的地基承载力
3、如不满足要求则需。要重新计算这样往往要通过数次计算才能满足要,,求不仅计算工作量较大而且得出的垫层厚度有基础时会增大过多,造成不必要的浪费。,鉴于上述试算法存在的问题本文给出了一种‘垫层利用MATLAB的优化设计工具箱[l]提供的优化设软弱卜卧层,,计函数对换填法垫层厚度进行优化设计以前人,图1垫层厚度计算图们如果想要对某一问题进行优化设计则其首先必一,根据《建筑地基处理技术规范》(IG1792002)须具备扎实的数学知识对其中的各种优化算法有,。,lz](以下简称《规范》)相关要求的基础上垫层的着透彻的了解但随着MATLAB优化工
4、具箱的出现z厚度应根据需置换软弱土的深度或下卧土层的其内含的强大优化功能极大地简化了人们对问题,优,承载力确定对条形基础应符合下式化的实现过程而能将更多精力集中于需要解决,。二c::的问题上为问题的解决节约了大量的宝贵时间P+P‘fa(1)其中胡孝平,男,苏州昆,山硅湖职业技术学院硕土研究生b一:,(八Pc)地址苏州昆山硅湖职业技术学院215332:P=·.(2)b+22tano:(苏州)电话13584279201zooa年9月第s卷第3期.深圳L.5No.3SEpZo08土木与建筑vo,,,。:=二+不适当则须经反复试算才能得到满
5、意的结果夕rdz(()3)计算工作量大,效率不高,而且也不易确定厚度的.。、。,=fa;+叮rb一3+粉汽d+z一05(4)最佳点基于此可以用数学的方法编程进行优化faz()()计算。n。+pz权、艺3优化数学模型的建立及求解i=l凡=(5).d+z31目标函数该目标函数以充分发挥软弱下卧层地基土的刀正,艺方一Z(6)承载能力为极限状态从而由式(1)可得优化数学模型为,由于在实际工程中遇到的软弱地基如人工填:F=一p一P二=O(8)土等的承载力特征值范围降4]faz,,50kPa‘‘10丸Pa可得当回填土采用砂石时垫层压力扩散角夕可
6、取fax,z30[s]:二*+粉、d十:一0.5度此时式(8)可化为一个关于变量的非fafa汽()(7)线性方程::,:::式中p为相应于荷载效应标准组合时垫层=一p:一p二:=0F()faz()()()(9)。底面处土的附加压力值(丸尸“);p二为垫层底面处此时问题转化为求解非线性方程的根3.2约束条件“;土的自重应力值(丸尸)faz为垫层底面处软弱土.05三z三3(10)a);b层经深度修正后的地基承载力特征值(kP为,《规范》规定垫层厚度z不宜大于3m且不;、·基础底面的宽度(m)P为相应于荷载效应标准宜小于sm。0,,::(
7、翻吼2);目标函数F为垫层厚度的非线性函数组合时基础底面处的平均压力值Pc为(),z基础底面处土的自重应力值(丸尸口);z为基础底且当0为定值时目标函数是一个关于垫层厚度,,·的增函数一般情况下F0.5‘0F3全o此;0”()()面下垫层的厚度(m)为垫层的压力扩散角(),;时可借助MATLAB优化工具箱提供的优化函数fr为基底持力层土的重度(m)入为垫层底,训zero求解此非线性方程的根该值即为垫层厚度的面以上土的加权平均重度(娜/m,);fa、为垫层优化值。3.3MATLAB函数及使用方法[l]底面以下土的承载力特征值(无尸。)
8、;玩、飞分别MATLAB的优化工具箱提供了对各种优化问,、为基础宽度和埋深的地基承载力修正系数;d为基题的一个完整的解决方案其内容涵盖线性规划、、、础埋置深度(m)。二次规划非线性规划最小二乘问题非线性方,、、具体计算时目前普遍采用的
