基于模糊数学的深水基础选型研究

摘要

我国的桥梁在向跨海大型桥梁的方向发展，这些桥修建在水文地质条件复杂不利于施工的海上或江上，选择合适的桥梁深水基础型式就成为了一个重要问题。基础型式选择合理，不仅可以保证桥梁的安全，同时可以保证工期，提高经济效益。针对桥梁深水基础特点，本文以国家重大基础研究发展计划（973计划）子课题《复杂环境下深水基础承载行为演化与长期性能设计》为依托，采用资料分析、构建模型和实际工程相结合的方法来研究桥梁深水基础选型问题，为琼州海峡桥梁深水基础型式的选择提供一定的参考。本论文主要研究的内容和取得的结论如下:
　　1.统计分析国内外大型桥梁深水基础的资料，对国内外已建及在建的桥梁深水基础型式进行研究，指出各种基础型式的适用性和特点，研究发现国外桥塔基础中沉井基础和沉箱基础型式的数量几乎相等，但是国内经常采用的钻孔灌注桩基础，其次为沉井基础，其他的基础型式使用较少。
　　2.随着跨海大桥的发展，沉井和组合基础被使用，各种新型的基础型式不断出现，本文研究了吸力式沉井、桩-沉井复合基础和连续墙基础三种新型桥梁深水基础的特点。针对国内基础的选型特点及深水基础的受力条件，归纳分析了桥梁基础优化的影响因素，例如地质水文条件、施工水平、造价、工期等。
　　3.详细介绍了模糊决策理论与层次分析法，将影响深水基础的各种因素分为3层，构建基础选型模型，计算模型中指标的权重，确定各个因素的隶属度，将模糊问题转换成可以计算的非模糊问题，最后得出最优基础方案。
　　4.用Microsoft Visual Studio2010软件编制了桥梁深水基础选型程序，指标体系的权重和隶属度由专家结合工程实际情况赋值。论文对拟建的琼州海峡悬索桥的6种基础型式进行软件计算，得出了沉箱+钢管桩复合地基基础或吸力式沉箱基础为最优的基础型式。沉箱+钢管桩复合地基基础拥有足够的受力性能、刚度和合理的沉降量。预制沉箱不需要下沉到海底面以下，减少了沉箱施工难度。吸力式沉箱基础在保证承载力和沉降量的基础上，它具有造价低、环保性能优良优点，尤其表层为软弱地基时，它无需改良和置换地基土。
　　5.讨论了这一基础选型模型的优缺点和进一步工作的方向。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 方案优化方法

1．2．1 方案对比选优法

1．2．2 主观经验优化方法

1．2．3 基于数学模型优化设计法

1．3 桥梁基础选型优化

1．4 本文研究的主要内容

第二章 大型桥梁深水基础的类型及特点

2．1 大型桥梁及深水基础的定义和特点

2．1．1 大型桥梁定义及特点

2．1．2 深水基础的定义和特点

2．2 桥梁深水基础的类型及类型选用特点

2．2．1 桥梁深水基础的型式

2．2．2 桥梁深水基础选型特点

2．3 各类桥梁基础型式的特点

2．3．1 桩基础

2．3．1 沉井、沉箱基础

2．3．3 管柱基础

2．3．4 国外桥梁基础常用的基础型式

2．4 大型桥梁深水基础新型式及发展

2．4．1 吸力式沉箱基础

2．4．2 桩-沉井(沉箱)组合基础

2．4．3 井筒式地下连续墙基础

2．5 本章小结

第三章 桥梁深水基础层次分析及模糊综合评价

3．1 多属性模糊决策理论

3．2 层次分析法

3．2．1 层次分析法理论

3．2．2 层次分析法的计算步骤

3．3 模糊综合评价法

3．3．1 模糊综合评价的数学模型

3．3．2 糊综合评价法模糊综合算子

3．3．3 隶属度函数

3．4 深水基础选型模型的构建

3．4．1 影响深水基础选型的重要因素

3．4．2 建立深水基础选型层次结构模型

3．5 本章总结

第四章 桥梁深水基础选型程序和实例研究

4．1 程序介绍

4．2 琼州海峡跨海大桥

4．2．1 工程概况

4．2．2 基础类型备选方案

4．2．3 琼州海峡基础类型模型计算

4．3 本章小结

第五章 结论及展望

5．1 论文的主要结论

5．2 展望

参考文献

附录