[发明专利]基于牺牲收益率的桩撑支护结构筛选方法

摘要

本发明公开了一种基于牺牲收益率的桩撑支护结构筛选方法，包括以下步骤：步骤1，构建基坑桩撑支护结构的可行域；步骤2，构建噪声因素集合；步骤3，利用FLAC3D软件对基坑开挖过程进行仿真，得到系统响应结果；步骤4，计算基坑桩撑支护结构的鲁棒性度量指标；步骤5，计算基坑桩撑支护结构的成本；步骤6，根据成本和鲁棒性度量指标绘制帕累托前沿；步骤7，应用牺牲收益率获得帕累托前沿的膝点，即最优的基坑桩撑支护结构设计方案；本发明通过对帕累托前沿的点进行筛选，弱化了相近点对膝点选择的影响，对膝点进行多重筛选避免陷入局部最优的困境，本发明在膝点筛选时对帕累托前沿的形状、曲线拟合依赖小，筛选结果准确、可靠。

主权项

1.基于牺牲收益率的桩撑支护结构筛选方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，根据钻孔灌注桩的布置形式、深度及所用的混凝土类型，内支撑形式及所用混凝土类型和立柱布置形式设计基坑桩撑支护结构，形成基坑桩撑支护结构的设计方案可行域；步骤2，采集桩撑支护结构架设的基坑各土层密度、粘聚力和内摩擦角值作为基坑不确定性参数，对基坑不确定性参数进行组合，得到噪声因素集合；步骤3，应用FLAC^3D软件对基坑的开挖过程进行模拟仿真，模拟仿真中桩撑支护结构的设计选自设计方案可行域，基坑的不确定性参数选自噪声因素集合，提取仿真前后仿真基坑地连墙某点的水平位移变化值作为系统响应结果Result1，提取仿真基坑外侧土体某点的沉降位移变化值作为系统响应结果Result2，提取仿真基坑底部某点的隆起位移变化值作为系统响应结果Result3；步骤4，分别计算基坑桩撑支护结构模拟系统响应结果Result1、Result2和Result3的标准差，记作σ₁、σ₂和σ₃，对系统响应结果标准差σ₁、σ₂和σ₃进行组合得到组合标准差σ，将组合标准差σ作为基坑桩撑支护结构的鲁棒性度量指标；步骤5，计算基坑桩撑支护结构设计方案可行域内所有桩撑支护结构的成本，基坑桩撑支护结构的总成本为钻孔灌注桩成本、内支撑成本与立柱成本之和，计算如公式(1)所示：C＝C₁+C₂+C₃  (1)公式(1)中C表示基坑桩撑支护结构的总成本，C₁表示钻孔灌注桩成本，C₂表示内支撑成本，C₃表示立柱成本；步骤6，以基坑桩撑支护结构的成本为横坐标、以组合标准差σ为纵坐标建立基坑桩撑支护结构设计方案的散点图，根据成本和组合标准差越小所得结果越优的原则，连接散点图中的散点构成帕累托前沿；步骤7，应用牺牲收益率法计算帕累托前沿的唯一最优解‑膝点，根据最优解‑膝点对应获得成本最低、鲁棒性最优的基坑桩撑支护结构设计方案；所述牺牲收益率法包括以下步骤：步骤71，对帕累托前沿上的点进行计算，判断两个点是否为相近点，若是，则一个点为另一个点的影点，需剔除影点，若不是，则保留这两个点；步骤72，对剔除影点后帕累托前沿上的各个点进行比率计算，比率计算包括横纵坐标的变化值计算、牺牲收益率计算和双比率计算；步骤73，利用421结果筛选方法对比率计算结果进行筛选获得膝点，判断膝点是否存在影点，若存在影点则将影点纳入最优解的范围，若不存在影点则膝点作为唯一的最优解，膝点所对应的基坑桩撑支护结构设计方案即为最优方案。