基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力預(yù)測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力檢測方法，其步驟主要包括：（1）建立一個(gè)三次多項(xiàng)式模型，用線性回歸法求解所述三次多項(xiàng)式模型參數(shù)；（2）使用該模型預(yù)測錨桿極限位移值Su和錨桿極限靜荷載值Pu；（3）將所得極限位移值Su與已知的所有實(shí)測位移值進(jìn)行對(duì)比，重新確定三次多項(xiàng)式模型；（4）根據(jù)所建立的三次多項(xiàng)式模型，已知位移S，對(duì)錨桿承載力進(jìn)行預(yù)測。本發(fā)明建立的三次多項(xiàng)式模型模擬精確度和穩(wěn)定度較高，而且受錨桿P-S曲線的不光滑度影響較小一些，使用范圍更廣。
【專利說明】基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力預(yù)測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在礦山工程、巖土工程、地下工程中對(duì)錨桿(含錨索）承載力進(jìn)行 檢測的方法，尤其涉及一種基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的錨桿承載力檢測方式是通過對(duì)錨桿進(jìn)行現(xiàn)場拉拔實(shí)驗(yàn)，測定 錨桿部分靜荷載/ 7和位移^數(shù)據(jù)，建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)而預(yù)測完整的錨桿靜荷載與極限承載力 值。利用靜荷載-位移(簡稱ρ-s)曲線對(duì)錨桿承載力進(jìn)行預(yù)測的方法主要有雙曲線模型、 指數(shù)模型、雙曲線模型和指數(shù)模型組合而成的最優(yōu)組合預(yù)測模型以及二次趨勢曲線預(yù)估法 等。
[0003] 上述大部分方法對(duì)錨桿Ρ-S曲線進(jìn)行模擬時(shí)，都沒有考慮到實(shí)際情況(大多數(shù)錨 桿都為預(yù)應(yīng)力錨桿，錨桿都必須施加預(yù)應(yīng)力才能起到主動(dòng)支護(hù)的作用，且實(shí)際錨桿拉拔試 驗(yàn)測量數(shù)據(jù)存在誤差)，而直接按照理論錨桿p-s曲線的形狀去建立和改進(jìn)模型，強(qiáng)制模型 過原點(diǎn)，易導(dǎo)致建立的模型通用性較差，只對(duì)一些特定的數(shù)據(jù)模擬精度較高的缺點(diǎn)；二次多 項(xiàng)式模型只能夠用來模擬錨桿p-s曲線的彈性、彈塑性階段和預(yù)估錨桿的極限承載力值， 不能用來模擬錨桿Ρ-S曲線的破壞階段曲線，對(duì)于破壞階段較長的錨桿Ρ-S曲線模擬效果 較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種針對(duì)預(yù)應(yīng)力 錨桿的承載力預(yù)測方法。
[0005] 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案： 一種基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力預(yù)測方法，其特征在于其包括如下步驟： (1) 首先，組建測試平臺(tái)，所述測試平臺(tái)包括與被測錨桿外露端自由段連接的錨桿拉力 計(jì)、與所述錨桿拉力計(jì)連接的拉力傳感器、設(shè)置在所述被測錨桿外露端錨頭上的位移傳感 器、與所述拉力傳感器和位移傳感器相連接的數(shù)據(jù)采集裝置以及與所述數(shù)據(jù)采集裝置相連 接的計(jì)算機(jī)； (2) 建立三次多項(xiàng)式模型，記該三次多項(xiàng)式模型如式（A)所示，用線性回歸法求解所述 三次多項(xiàng)式模型參數(shù)；

【權(quán)利要求】
1. 一種基于三次多項(xiàng)式模型的錨桿承載力預(yù)測方法，其特征在于其包括如下步驟： (1) 首先，組建測試平臺(tái)，所述測試平臺(tái)包括與被測錨桿外露端自由段連接的錨桿拉力 計(jì)、與所述錨桿拉力計(jì)連接的拉力傳感器、設(shè)置在所述被測錨桿外露端錨頭上的位移傳感 器、與所述拉力傳感器和位移傳感器相連接的數(shù)據(jù)采集裝置以及與所述數(shù)據(jù)采集裝置相連 接的計(jì)算機(jī)； (2) 建立三次多項(xiàng)式模型，記該三次多項(xiàng)式模型如式（A)所示，用線性回歸法求解所述 三次多項(xiàng)式模型參數(shù)；
(A) 其中，^代表錨桿所承受的靜荷載，單位kN，代表該靜荷載下錨頭位移，單位mm，a、b、 c、d為4個(gè)待擬定參數(shù)； 已知位移^和靜荷載八用線性回歸法求解三次多項(xiàng)式模型參數(shù)，具體過程如下： 1) 一元變多元，令 xeS, xff, xff，y# ; 2) 求取矩陣A，B，其中
n為x2、x3或y中的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)；Xu代表Xi中各元素； 3) 求取多項(xiàng)式參數(shù)矩陣C和參數(shù)c，其中
(3) 使用步驟（2)建立的模型預(yù)測錨桿極限位移值&和錨桿極限靜荷載值慫： 使用式（B)、（C)和（D)分別求出各極限位移值，判定這三個(gè)值是否為實(shí)數(shù)，其中為實(shí)數(shù) 的最小極限位移值為最終的模型預(yù)測極限位移值5；，將其帶入式（A)，求得最終的模型預(yù)測 極限承載值A(chǔ);
(4) 將步驟（3)所得極限位移值與已知的所有實(shí)測位移值進(jìn)行對(duì)比： 1) 若存在大于&的實(shí)測位移數(shù)據(jù)，就對(duì)模型進(jìn)行修正，具體方法為： 以預(yù)測的極限位移值&作為分界點(diǎn)，實(shí)測位移S比&小的階段曲線使用步驟（2)建立 的三次多項(xiàng)式模型進(jìn)行重新模擬，將此三次多項(xiàng)式階段最后一對(duì)^和/7的實(shí)測值對(duì)應(yīng)的模 擬值，以及已知實(shí)測位移S比&大的階段曲線的實(shí)測錨桿產(chǎn)和S的數(shù)據(jù)，按照誤差平方和 最小的原則，進(jìn)行直線擬合，并強(qiáng)制所述直線過上述三次多項(xiàng)式階段最后一對(duì)^和/ 7的實(shí)測 值對(duì)應(yīng)的模擬值；重新模擬的三次多項(xiàng)式階段曲線和擬合的直線階段合起來即為最終模擬 錨桿/曲線的三次多項(xiàng)式模型； 2) 若不存在大于&的實(shí)測位移數(shù)據(jù)，就將位移大于&的階段曲線使用通過(5；，慫）點(diǎn) 的一條水平線進(jìn)行模擬Α小于&的三次多項(xiàng)式階段曲線和S &的直線階段合起來極為 最終模擬錨桿曲線的三次多項(xiàng)式模型； (5) 根據(jù)所建立的三次多項(xiàng)式模型，已知位移&對(duì)錨桿承載力進(jìn)行預(yù)測。
【文檔編號(hào)】G01L5/00GK104111137SQ201410391795
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月11日
【發(fā)明者】孫曉云, 張濤, 劉東輝, 程久龍 申請人:石家莊鐵道大學(xué)