[发明专利]一种动力设备基础桩基优化布置方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，具体为一种动力设备基础桩基优化布置方法。

背景技术

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。

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，是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动力设备基础桩基优化布置方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种动力设备基础桩基优化布置方法，包括以下步骤：

步骤一：桩基布置参数化处理

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；

步骤二：单桩承载力计算

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；

步骤三：动力设备振动指标计算

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]；

步骤四：桩基工程量指标计算

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；

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)设计规范要求，则设定C2＝1，反之C2＝C0；

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]；