优化设计论文范文10篇

时间:2023-03-26 00:54:04

优化设计论文

优化设计论文范文篇1

关键词:客货分离;优化;设计

1工程概况

随着青岛市黄岛区经济转型、结构优化的快速发展,改善交通路网,树立城市形象,完善城市功能,形成新的城市格局显得尤为重要。现状团结路长期超负荷使用,大部分路面出现严重破碎、沉陷、错台、裂缝等病害,影响了行车的安全和畅通,也影响了周边的经济发展。团结路作为青岛市黄岛区南北向主干路,南起嘉陵江路,北至红石崖。根据黄岛区的交通与规划,随着临港工业区、富源工业园、保税港区、前湾港区、南港工业园的建成,五大工业区的重型货车日益增加,重型货车通过团结路进入高速公路,团结路已经成为黄岛区重型货车的主要交通要道。团结路北段道路南起淮河路,北至富源一号路,改造道路长2658米。区内企业和厂区密集,有青岛前湾港集团、青岛赛轮股份有限公司、青岛丽东化工公司等。团结路作为连接公路(328省道)与前湾港和同三高速公路的主要道路,其货车交通量高于客车交通量。通过现场踏勘、调查与路面检测,该路段的路面结构强度较低,抗裂性能差,同时随着近几年交通量的增大,目前机动车道路面的裂缝严重,断板率高,错台较多,严重影响行车,已不能满足现状交通要求。为了更好地提高团结路交通能力,团结路北段道路改造工程(淮河路-富源一号路)进行客货分离优化设计,双向八车道,四条货车专用道,四条客车专用道,两侧设置非机动车道、人行道与绿化带。随着道路交通运量持续增长,道路交通拥堵形势日益严峻。为切实保障道路交通有序、安全、畅通,结合城市管理治理的工作部署,交警将进一步采取精细化的管理措施,团结路北段道路先行实施客货分离交通组织。

2道路设计标准

道路等级:主干路;道路红线宽度:50m;设计速度:V=60km/h;路面类型:沥青混凝土路面;标准轴载:BZZ-100KN;交通量达到饱和状态的设计年限:20年;沥青路面的设计使用年限:15年。

3设计原则

道路断面布置原则:符合规范,确保安全,顺应规划,景观协调,减少拆迁,保护环境,减少噪音。道路横断面设计主要结合道路性质、现状断面、交通功能、沿线建筑物分布、地下管线及道路绿化等综合因素确定。根据本工程道路的性质及交通功能,道路的横断面布置应尽量采取流向分离、快慢分离、人车分离的原则。(1)工程设计应符合城市总体规划,符合本项目可行性研究报告批复的有关强制性要求,满足有关法律、法规的规定,满足工程建设强制性标准、规范的规定和要求。(2)路线布设应充分结合沿线地形、地物、相交道路的实际情况,尽量避让环境敏感点,减少工程建设期间征地拆迁及相关协调的难度,节约投资,以利于项目顺利实施。(3)在满足“安全、适用、耐久、经济、美观”前提下,充分考虑施工条件、施工工期,合理选择道路断面形式。(4)根据城市规划路网布局,分析和论证各立交节点交通流量流向,合理选择交叉口形式。(5)采用交通规划、交通预测、交通评价等方面的新技术进行总体设计,使工程方案充分体现合理性、适用性、可行性和性价比。(6)积极协调与其他工程建设的关系,使地下管网、防洪河道、轨道交通、相交道路等总体系统协调、配套,形成完整的综合体系。(7)以人为本,从交通安全角度出发,完善人行过街设施,同步建设方便残疾人、老年人和弱势群体的工程设施。(8)重视生态建设和环境保护工作,对道路沿线区域内自然地貌、河流、山体植被等生态环境进行有效保护,重视水土保持和生态景观设计,防止污染水源和水土流失,使道路与周围环境景观和谐统一,融入自然。(9)妥善处理工程建设中的近、远期关系,做到近期满足使用功能要求,远期保留实施条件,处理好近远期的方案衔接关系,尽量避免和减少废弃工程,避免重复投资。(10)注重设计与施工的协调性,降低施工期间交通疏导难度,完善施工期间的交通疏解方案设计与措施,减少项目建设期间对沿线区域居民的出行及生活影响,减少对社会的负面影响。

4客货分离优化设计

本次对团结路北段道路改造工程进行优化设计横断面。道路现状四块板,双向六车道,中间设置1m隔离墩,机动车道11.5m,两侧分隔带为2.5m。具体为:50米(红线)=4.5m(绿化带)+2m(人行道)+4m(非机动车道)+2米(分隔带)+11.5米(机动车道)+1米(中央隔离墩)+11.5米(机动车道)+2米(分隔带)+4m(非机动车道)+2m(人行道)+4.5m(绿化带)。团结路北段道路改造工程设计进行优化调整为客货分离式。道路由现状四块板调整为一块板,将三个分隔带全部取消,增加两处隔离墩为客货分离分车带,人行道和绿化带宽度不变。双向六车道调整为双向八车道。横断面布置具体为:50米(红线)=4.5m(绿化带)+2m(人行道)+2.75m(非机动车道)+7米(客车道)+1米(隔离墩)+7.5米(货车道)+0.5米(中央双黄线)+7.5米(货车道)+1米(隔离墩)+7米(客车道)+2.75m(非机动车道)+2m(人行道)+4.5m(绿化带)。

优化设计论文范文篇2

1引言

海绵城市理念在园林绿地建设中极具适用性,而园林优化设计又是打造海绵城市过程中不可或缺的重要内容。当前,园林的主要功用是观赏、休闲、娱乐,在人们日常生活中扮演着重要角色。基于海绵城市理念,对其进行优化设计,不仅能够提高水资源利用率,而且能够有效解决水污染问题,使城市空气及环境得到净化,经济效益与生态效益兼备。

2海绵城市理念、建设原则及规划目的

2.1海绵城市理念

海绵城市即充分发挥现代城市的弹性,使其对环境变化及自然灾害具备较好的应对能力。海绵城市极为舒适,呈现宜居性特征,具备较好的渗透性和净化功能。主要实现方法是充分发挥生态、自然排水系统功能,对雨水进行吸纳和缓释,有效缓解城市内涝问题,改善城市环境,解决水资源浪费问题。

2.2海绵城市建设原则

安全性原则。参考城市防洪排涝标准,进行海绵城市建设,使城市雨水控制系统更加安全、可靠,抵制自然灾害,保护人民群众的生命财产安全,保障城市供水,为人们提供一个安全的用水环境。生态性原则。生态问题是海绵城市规划及建设中考量的重要内容,将自然排水系统应用到公园、河流、绿地等海绵体中,使雨水能够自然排放和净化,对水资源进行充分利用,使其具备较强的自然修复能力。因地制宜原则。依据区域性地质情况和水文特征等,分析园林设计中的各影响因素,以对开发设施和系统等进行针对性选择。④统筹建设原则。将海绵城市理念应用到园林优化设计中,需各部门及专业共同参与及合作,该过程中要分工明确,对各项设计施工内容进行统筹安排,达到园林预期设计目标,并兼顾社会性、经济性和环保性[1]。

2.3海绵城市规划目标

首先,提高雨水利用率。以海绵城市理念为基础,对园林进行优化设计,能够对雨水资源进行合理应用,具体实现方法是集蓄和渗透,继而对地下水进行有效补充,以对径流系数进行有效控制,使排水压力得到有效缓解。与此同时,也可以通过池塘、湿地和自然水体等,对雨水进行科学调蓄和应用,使城市生态环境得到有效改善。其次,改善城市景观。在园林优化设计中应用海绵城市理念,能够对现有城市景观进行有效改善。公园、绿地等多处于生态敏感地带,其因自身独有的生态格局,极具休闲性。但是,要改变传统开发模式,既要实现自然资源保护,又要促进城市发展,依据城市水文地质及水环境特征,实现控制目标规划。与此同时,建设园林时,很容易污染水资源,需对降水径流污染进行严格控制。

3基于海绵城市理念的园林优化设计方法

3.1转变传统设计理念

城市园林设计中,设计人员很容易沿用传统设计理念,采用水泵、管渠等设计方式,园林道路面积相对较大。部分设计人员秉承末端集中排水原则,导致园林很容易在降雨天气出现雨水淤积。海绵城市更倾向于采用自然排水方式,选择下沉式绿地等影响相对较小的排水方法,注重源头分散控制。相较于传统园林设计理念,基于海绵城市理念的园林设计方式更具先进性及可行性,不仅有助于节约水资源,而且排水畅通。设计人员也要依据园林实际情况,改变传统设计理念,选择适用性较强的设计方法,以达到良好的园林设计效果,符合海绵城市建设要求。例如,园林优化设计中,可选用渗透技术,构建雨水花园、生物滞留带、渗井等,减少不必要的水资源浪费问题,确保雨水天气排水畅通;在绿地、广场等设置湿塘以及各类渗管渠等。

3.2科学选择海绵体

海绵园林的优越性主要表现在三个方面:对园林原有生态系统进行有效保护;对已破坏生态系统进行修复。低影响开发。然而,现阶段,城市海绵园林建设中仍然存在诸多问题,海绵体吸收能力较小或者使用过程中发生损坏等。产生该类问题的原因主要是工作人员的重视度不足,其并未依据地区实际情况,对外部环境进行全面考察、分析和论证,导致海绵体选择过于随意,以至于无法达到良好的园林优化设计效果。我国国土资源辽阔,各地区环境和气候有所不同,存在较大差异,城市降水量也有差别。为将海绵体的效用发挥到最大,设计人员要依据城市园林建设要求及区域状况,对海绵体进行合理选择,确保其适用性,并进行严格的质量检查。而施工单位也要依据工作人员的调查情况,将基础设施采购工作落实到位,达到预期园林设计效果。

3.3合理设计景观,低影响开发

依据地域特征及城市园林建设要求,既要确保基础设施建设工作,又要兼顾市政设施的稳定性。降雨之后,选择源头分散的控制方法,对雨洪进行低冲击开发利用。其中,控制参数包括排水量和径流系数,对各项技术进行合理应用和开发,设置透水铺装,将蓄水池、碎石沟、渗透渠等基础性海绵设施建设工作落实到位。小径流中,采用正确的方式,对观望承受的雨水压力进行有效控制,并合理建设排水网络,使其分布合理,既要确保各项基础设施建设的完整性,又要将其与市政设施进行完美融合。有效融合景观植物。设计施工单位要对园林土壤状况进行全面分析,对其具备清晰的认识,优选改良土壤,以实现径流量控制,并进行地下水补给。与此同时,也要依据区域状况及园林优化设计要求,对草、灌、乔等各类植物进行合理搭配,注重水生植物与陆生植物的协调性,增加园林中植物种类。对园林气候和水土特性等进行综合考量,优选植物群。该过程中,也要立体种植植物,依据植物特性,确保各品种之间搭配的合理性,并考量外部土壤、气候特征,使其与植物生长要求及规律等相符合,在园林优化设计中,实现多样化种植。在园林内部设置植物群落,以对地表径流进行有效控制,使水循环时刻处于良好的运行状况,使水资源得到充分利用,减少不必要的浪费问题。依据植物实际分布状况,考量生态效益的同时,适当种植乔木、草本植物等,达到防风固沙效果。树根经长期生长,蔓延到地下,用以保持水土。该过程中需要考量的相关内容比较多,需对公园和道路系统中的雨水节点、排水方向等进行严格考量,并划定排水分区,依据场地竖向,划定拟布局低影响开发设施汇水面,并测量其面积。选择低影响开发设施类型,并对其进行合理布局。

4结语

综上所述,将海绵城市理念应用到园林优化设计中极具适用性。市政及相关设计部门要结合园林设计及建设理念,对海绵城市概念具备清晰的认识,依据园林优化设计要求,改变设计人员的传统观念,合理选择海绵体,实现海绵园林建设目标,减少不必要的水资源浪费问题,实现环境保护,为人们提供良好的休闲、娱乐场所,提高我国城市园林建设整体水平。

作者:李跃雯 单位:中国城市建设研究院有限公司

优化设计论文范文篇3

1.1液压容腔

液压系统主要包括液压元件与管路,一般情况下,液压元件自身具有若干油口,同时和管路相连,由上述元件组成的即为液压容腔。所以,在进行数字仿真的过程中,本文通过节点法塑造液压系统的数学模型,也就是将液压管路的汇交点看作节点,塑造所有节点的流量平衡方程,从而对节点压力与进出该节点流量之和的联系进行描述,获取一组方程。对每个元件的油口进行标号,从而直观地对液压元件的不同油口进行判断。完成每个容腔压力-流量方程的塑造之后,依次对每个液压元件的特性方程进行塑造,获取每个油口的流量计算公式,即可实现液压控制过程动态特性的有效描述。

1.2液压控制元件

液压控制元件主要包括定量泵、溢流阀、平衡阀以及换向阀。下面对上述元件在液压控制中的动态特性进行分析。

2液压控制过程的优化设计

2.1改进遗传算法

基于上节获取的液压过程数学模型,采用改进的自适应遗传算法,使得交叉概率与变异概率可自动随适应值变化,获取数学模型的最优解,为塑造液压控制过程的仿真模型提供可靠的依据。

2.2基于simulink的液压控制过程的仿真模型

对液压控制过程中所涉及到的元件进行数学建模后,即可通过Simttlink提供的仿真模块对所有元件的数学模型进行描述,一个子模块可描述一个元件。再将所有组成元件的Simulink仿真子模块之间相应的输入输出相连。Simulink可为液压控制过程的仿真建模提供需要的全部子模块。所以,本文首先塑造能够反映所有元件特征的微分方程,再通过Simulink对其进行描述。同时通过Simulink中非线性模块对液压控制过程中常见的某些非线性因素进行保存,从而获取存在非线性环节的仿真模型,使得液压控制过程的仿真模型更加精确。前文所述的元件子模块均未经封装,在对液压控制过程进行仿真时,若需调整某个参数值,只需打开其所处的子系统进行调整。经过封装的元件子模块,可通过一个参数对话框实现与外界的通信,更加便于使用,适用于已经定型的仿真模块。

3仿真实验分析

本实验依据自适应交叉与变异概率思想,采用群体规模是100,最大进化代数是200的改进遗传算法完成优化。给出每个变量的取值范围,获取优化参数值集,分别采用优化后与优化前的参数值完成液压控制过程中几个元件的仿真,获取动态响应仿真曲线。

4结论

优化设计论文范文篇4

由于剪力墙平面外承载力和刚度很小,而平面内承载力和刚度则相对较大,要尽量避免平面外的搭接,因为在梁与剪力墙进行连接时,会产生平面外弯矩的现象,使剪力墙平面外的安全性受到威胁。在剪力墙结构设计中,连梁跨高比小于2.5或者大于5的时候,会出现弯矩,剪力也会超过规定的限值,对工程造价产生重大的影响。剪力墙的布置主要是双向和多向的,应该从整体出发,贯穿整个建筑物,在较长的剪力墙设计过程中,要将剪力墙平均分成若干段,每个独立墙段的总高度与长度之比不宜小于3,墙段长度不宜大于8米,充分地发挥墙体配筋的作用。采用增加与沿梁轴线垂直的墙肢或者壁柱,减少弯矩对墙体的影响,控制剪力墙的平面外弯矩,把剪力墙拉通对直,避免叠合错洞墙和错洞剪力墙的出现,避免小墙肢在洞口与墙边的出现,增强抗震的能力。

2剪力墙结构的设计

剪力墙长度和宽度尺寸与其厚度相比比较大,根据构件设计的要求不同,使用的设计长度与厚度则不同。一方面是墙肢的长度,剪力墙墙肢长度即为墙体截面高度,其长度不应超过8m。确保剪力墙结构的延性是设计剪力墙结构的关键。若要是避免脆性的剪切破坏,可将剪力墙设计成高宽比大于3的细高剪力墙结构。但有时由于墙体本身长度很大,要想保证比值大于3,就可以采用开洞的方法将其变为均匀的连肢体墙,而其洞口采用约束弯矩比较小的弱连梁的效果较好。另一方面是剪力墙墙肢的厚度,《高层建筑混凝土结构技术规程》规定了剪力墙的最小厚度,以保证剪力墙出平面的刚度和稳定性。住宅建筑填充墙厚一般为200mm,相应剪力墙墙厚也取为200mm。对于无地下室的高层建筑,为避免发生墙厚大于填充厚度的情况,在布置剪力墙时,应结合建筑平面,尽量避免使用一字形剪力墙,而采用L、T、Z、十字形等截面形式。按照《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010中相关规定,抗震设计时,重力荷载代表值作用下,一、二、三级剪力墙墙肢的轴压比不宜超过表7.2.13的限值,若一、二、三级剪力墙底层墙肢截面的轴压比超过表7.2.14的规定值时,以及部分框支剪力墙结构的剪力墙,应在底部加强部位及相邻的上一层根据规范设置约束边缘构件。两端与剪力墙在平面内相连的梁为连梁,水平荷载作用下,墙肢如果发生弯曲变形,就会导致连梁产生内力,进而约束墙肢,减少墙肢的变形,改善其受力的状态。在剪力墙结构设计中,常会出现连梁超筋的问题,可以通过减小连梁的截面高度、调整塑形方面的处理、放弃对连梁的使用等诸多方面来进行解决。

3剪力墙结构设计的优化措施

对建筑结构进行优化设计能够在保证安全性的前提下,有效降低工程成本,在剪力墙结构优化设计中需针对工程的特点,分析其中存在的主要问题,对其结构布置及设计等进行适当的调整。以下以某工程为例,对剪力墙结构的优化设计具体措施进行分析。

3.1工程概况

某高层商住楼,地下两层,地上进31层,标准层高度为3.0m,建筑总高度为98.10m,总建筑面积约为2万m2,抗震设防烈度Ⅷ度,设计基本地震加速度值0.2g,设计地震分组为第二组,Ⅱ类场地,特征周期为0.55S,剪力墙抗震等级为一级,混凝土强度为C40~C25,采用纯剪力墙结构,墙肢底部加强部位宽350mm,以上逐步递增至200mm,通过分析SATWE计算结果发现该结构设计剪力墙的利用率较低,低层墙肢轴压比在0.37~0.43之间,结构位移较好,控制在1.2以内,且结构周期、位移角较小,整体偏刚。

3.2一般优化措施

剪力墙结构的设计主要可分为剪力墙结构设计和计算方面的优化,在进行结构优化设计时,不仅要注重设计方面,也要把计算列为其中重要的部分。

(1)剪力墙结构设计优化,在剪力墙结构设计过程中,应当注重抗震的作用,尽量避免单向布置,按照双向布置的原则,使受力方向的抗侧刚度逐渐接近,形成一个良好的空间结构。利用空间的充足性,减轻结构的重量。剪力墙的门窗洞口要成列布置,墙肢截面简单,与连梁分布规则,当出现错洞或者叠合错洞的情况下,腔内的配筋要形成框架的形式。由于剪力墙结构的抗侧刚度受布置结构影响较大,如果出现突变的情况,对抗震非常不利,在对剪力墙进行结构设计时,要坚持从上到下连续布置的原则,改变墙体的厚度和混凝土的强度等级,减小侧向沿高的高度;站在多种角度,从多方面出发,进行结构分析,注重和考虑抗震等级平均轴压比带来的影响及其稳定性的相关要求。

(2)剪力墙结构计算优化,在剪力墙结构计算方面进行优化时,应当遵循楼层最小剪力系数的调整原则、连梁超出限值的调整原则、楼层最大位移和层高之比的调整原则、结构扭转为主的第一自振周期和以平动为主的第一自振周期之间的比例调整原则,使计算结果无限地接近规范值。

3.3具体优化设计措施

针对本工程剪力墙结构设计中存在的问题,采取的具体优化设计方法包括:

(1)主体结构结构的抗侧刚度,在高层建筑单位建筑面积结构材料用量中,房屋层数与用于承担重力荷载的结构材料用量与成正比例,而用于抵抗侧力的结构材料数量,则以建筑层数的二次方的关系急剧增加,所以参考传统工程设计经验,高层建筑的各项计算指标能否通过规范要求,抗侧刚度起着决定性的作用。因此,高层建筑结构的抗侧刚度的计算确定,在高层建筑结构的设计中是十分重要的,它是整个建筑结构设计工作中最重要的基础核心工作。优化剪力墙抗侧刚度的常用措施有改变剪力墙的截面尺寸、调整剪力墙的混凝土强度等,在建筑高度及竖向荷载已知的情况下,剪力墙高宽比比较大,而剪切变形的影响又比较小时,可取剪力墙的弯曲刚度作为设计变量,建立剪力墙抗侧刚度优化的数学模型,对设计进行优化;

(2)地震作用,当前,一般高层建筑抗震作用的计算方法主要有振型分解反应谱法和底部剪力法两种,前者在国际上被普遍用来设计高层建筑的抗震性能,后者是在高层建筑结构抗震设计时,简化计算拟静力计算水平电算求解的一种方法,该方法方便运算,但是造成的数据误差较大,会造成结构刚度、质量沿竖向变化较大甚至结构明显不对称。但此方法被运用于抗侧刚度优化分析时,可以简化计算步骤,得出最佳抗侧刚度数据后,借助电子运算方法和振型分解反应谱法,使水平地震作用及其影响都能得出准确结果。

(3)建筑结构轻型化,目前我国剪力墙结构体系高层建筑,混凝土及钢材的强度等级一般不高,自重偏大,建筑结构轻型化后,能够节约建筑材料,减小结构截面,还有利于抗震性能的结构性改善,改变建筑在地震中的受力状态。结构轻型化的措施主要有:选用合理的楼盖结构形式,合理地确定楼盖结构的截面尺寸,有效减轻高层建筑的总重量;在满足结构层间侧移、强度延性及顶点侧移控制的基础上,掌握好墙体的厚度;采用质量较轻但强度较高的建筑材料,在保证墙体轻度之外,尽量减少建筑自重。

4结语

优化设计论文范文篇5

关键词:中学校园;教学楼;场地设计;整体性;和谐

Abstract:WiththedesignandtheexperienceofYeFeiGeneralBuildinginNan''''anTechnicalSchool,thearticlediscussthepracticalapplicationoftheideasofthedesignonsiteinthepractice.Basedonthelayoutofexistingbuildingonthecampus,thedemandsofthefunctionandtheregionalcharactersoftheenvironment,wetrytoresearchrationalandeffectualconceptsofcreationinordertomaketherelationbetweenoldandnewbuildingbeharmoniousandsymbiotic.

Keywords:middleschoolyard;thebuildingofteaching;sitedesign;integrality;harmonization

在当代教育事业不断发展的大好形势下,学校招生规模在扩大,校园建设速度也在提高,在建设过程中面临校园总体布局重新整合的问题,新旧建筑和谐共处的问题,以及实现校园建设可持续发展的问题等。在既有环境中,一座新建筑的介入,建筑设计必须从建设基地特定的自然条件和人文环境出发,把新建筑视为既有环境中的一个重要组成部分,通过优化设计要素进行环境整合,只有这样,才能在一定程度上体现环境的特殊性,才能表现建筑师对建筑与环境理解的个性化,从而体现建筑与自然的和谐关系,使得建筑风格不仅兼具特定地域的环境特征和人文特色,又能提高校园整体可持续发展的适应性。

1工程概况

南安职业中等专科学校(以下简称“南安职专”)位于福建省南安市城南,泉州市鲤城区通往南安市的308省道线南侧。整个校园坐落于山丘之上,总体成北低南高的走势。从校园的总体布局上看,其主轴线从北侧的正大门始向西南方向至办公楼前的圆形绿化岛发生一次转折,使得轴线呈正南方向贯穿整个校园,叶飞将军教学楼(以下简称“将军楼”)建设基地处于这段正南轴线的东侧地块。由于山丘地形的影响,建筑沿等高线布置,使得将军楼建设基地东侧的其它建筑不是呈南北座向。将军楼是在校园中一座石构教学楼被确认为“危房”拆除后进行原址重建的项目,由南安市爱国华侨黄仲咸先生捐资人民币170万元,委托华侨大学关瑞明先生主持设计。将军楼的名称取自南安籍爱国将领叶飞先生的姓名,反映出南安人民对叶飞将军的纪念与缅怀。工程建设根据基地现状与投资情况,建筑面积控制在2600m2±5%以内,造价控制在650元/m2左右。

2基地条件

将军楼建设基地位于校园主轴线的东南侧,基地的正北侧为一座现有的教学楼“仙都楼”;东北侧紧挨着一座作为仓库的平房,朝向南偏西55O;在仓库背后且与之平行的是一座学生宿舍楼,形成了基地东侧半围合的形态。基地西侧为运动场,南侧为拟建的教学楼用地。地面经平整后,基地的室外标高与北侧的仙都楼一致(见图1)。

3场地设计的探索

建筑的形成过程,是吸取有利因素和排除不利因素的过程。在设计中运用节地设计思想,一方面为了能处理好建筑与其外部环境的协调关系,另一方面也能充分利用空间,达到节约土地资源的目的,对场地进行优化设计就是要提高建筑空间的使用效率,使得平面布局合理,发挥建筑空间的最大效用。

3.1总体布局

从校园总体规划图中可以看出,将军楼的选址位于教学区、宿舍区与活动区的空间节点上,针对建筑周边的既有建筑和道路的情况,对建筑平面的外轮廓进行限定,从而与环境建立起一种协调的关系,加强校园空间的整体性。考虑到建筑物的功能要求、地段的具体条件以及建筑物本身的经济性,建筑总体平面采用集中式布置。一般来说,集中式布置较分散式布置更能节约用地,因为采用集中式布置,建筑场地、道路、日照与防火间距等所需的空地比较少,这样,不仅能充分利用土地,并能兼顾之后的发展用地。具体的方法如下:

(1)对齐法:将军楼的西侧与仙都楼的西侧对齐,使将军楼角点B、F与仙都楼角点A处于同一条线上;

(2)平行法:根据设计规范要求,取d1值为25m,绘制与仙都楼平行的BC线;同样方法绘制与仓库平行的CD线,但d2值可以小于25m,根据建筑面积来计算具体取值;

(3)垂直法:直角作为教室空间的首选形状,因此,南侧边界与东南侧边界的确定采用垂直法,令FE⊥BF,DE⊥CD,可得出带有三个直角的五边形BCDEF,其中五条边的长度待定(见图2)。

3.2单体设计

叶飞楼几乎是在学校教学区的边缘处,经过对建设地块环境的仔细研究,设计时充分考虑四周建筑走向,从图面上来看,建筑的主要形体围合成了一个凹形空间,犹如一凹形容器——兼具与外部景观间的最大渗透性和保持独立的最大内省性(见图3)。

3.2.1流线分析

基于与四周环境的互动关系,流线分析主要是对出入口的分布及交通流线进行设计,以此对人在空间环境中的活动行为加以协调组织。南面是采光通风最好的朝向,建筑物的主入口放置这一侧,并结合入口处预留的广场空间,使之能与操场互相呼应,建筑视野开阔。西北侧临着学生宿舍区,考虑另一入口放置在西北侧,以便能组织人流疏散。两个出入口节点的布置,加上以尽可能在南北侧多布置功能用房的前提,平面水平方向上自然形成了Z字折线形的交通流线。随着功能用房的叠加,竖直方向的交通核顺应而生,结合折线形水平流线的两个转折处设置楼梯,这样,折线形水平流线与点状竖直交通核构成了立体的交通系统。

3.2.2空间布局

以流线为基础的水平空间划分是在适合使用要求的几何网格上进行的,教室标准平面选用7.2m×8.4m网格上进行划分。设计时首先保证教室朝南,出于对该地区主导风向为东南向的考虑,将卫生间结合楼梯间放置在北侧,减少了对主体教室的影响。这样处理得到了五间完整的教室,并使得建筑平面布局更加完满(见图4)。

竖直方向空间布置采用功能分层的设计手法,一层设计成书库及阅览部分,便于大股人流疏散;二层以上布置成合班教室。在平面处理中,建筑体块的东北角出现折形空间,与主体走向成35°偏角。为使得教室尽量能朝南采光通风,在平面处理上设计四个折形窗,既满足了这一要求,也丰富了立面效果(见图5)。

3.2.3造型设计

基于建筑面积的控制,本方案的主体建筑层数设计为五层,在南面主入口的两侧突出的教室为四层,将军楼的造型通过这样对称的形式达到一种平衡。这一中高两底的形体构成,是闽南传统建筑交椅式建筑形象的缩影,是对传统建筑文化的一个延续,加强了建筑形象的立体感。闽南地区春夏盛行偏南风,秋冬盛行偏北风,建筑采用外廊,既符合当地气候条件,也能达到节能的目的。

在处理新建筑与原有建筑的关系时,大致是通过空间、造型、色彩等方面来建立新建筑与原有建筑两者之间的有机关系,使它们既有呼应又互相区别。基于相对有限的基地和资金条件,将军楼以实训中心楼的材质和色彩为参照体系,力求使其与周围的建筑环境和谐统一。在立面处理上,对窗与实墙的比例进行探索。在窗墙的虚实变化之中,形象得以生动体现,为使其具有较大的表现力,特别是立面上折形走廊的处理,不仅适当地放大了走廊交通空间,而且加强了立面上光影效果,增强了凹凸之感(见图6)。

4结语

在校园规模不断发展的过程中,为了创建一个良性的、可持续发展的空间形态,构筑合理的、有效的空间以适应多变的需求是势在必行的。张锦秋先生在设计实践中,逐渐体会到“和谐建筑”的理念包含两个层次。第一个层次是“和而不同”,第二个层次是“唱和相应”。“和”是指相异因素的统一,“同”是指相同因素的统一。[1]在汲取既有建筑风格特征的基础之上,通过创新的手法使得新建建筑风格能做到虽有别于已有建筑,却能与之相“和”的境界,从而达到和谐共生。

场地优化设计,不但节约用地和提高平面布局的合理性,而且给建筑与其场地之间关系的处理提供了一种恰当的方式。使得新旧建筑之间能进行良性的对话,从而建筑与多变的校园环境达到和谐共生,大大提高了新建建筑在校园环境中的适应性,这是本次方案设计过程中的一重大收获和尝试。

(项目负责人:关瑞明;建筑设计:关瑞明陈艳艳;结构设计:黄奕辉罗才松;合作单位:福州联盛建筑设计院)

优化设计论文范文篇6

在喷泉方案设计的过程中,有一条基本原则贯穿始终:结合城市的历史文化背景、经济发展状况、自然气候条件,充分表现出喷泉景观的独特艺术魅力。喷泉景观工程并不是独立存在的,而是作为整体景观的一部分出现在出现在大型广场、公园、步行街、小区花园等场合。方案设计一定要依据建设方的整体要求,重点考虑当地的环境因素、气候因素、使用场合和方式因素,进行整体的构思,设计出整套可行科学的实施方案,城市整体效果服务。因此要把准备工作做精做细,主要有以下几方面:

(1)方案主题结合当地的文化特色。每个城市都有自己的人文背景和民俗特色,喷泉方案设计时一定要结合当地民俗特点,挖掘当地历史背景,紧扣当地文化内涵。结合音乐喷泉构成元素,突出主题。首先,灯光配色方案要符合地方特色。如在内蒙古地区要体现出草原文化,用主题色选择绿色和蓝色分别呼应辽阔的草原和蔚蓝的天空;在延安地区就要展示红色文化,用红色作为主题色。其次,在水型搭配方面突出文化主题。在新疆玛纳斯红酒文化主题广场的音乐喷泉设计时,为了体现红酒主题,特别研制了红酒杯喷头,布成从内到外5层红酒塔,结合不用的灯光和角度照射,使其远看像一个装满美酒的木酒桶,近看像一个装满红酒的红酒杯。为当地主题公园的一个标志性水体,获得了极大的成功。再次,用音乐来呼应主题。喷泉是一个结合了视觉艺术和听觉艺术的综合体,音乐也是有生命的,或低吟,或倾诉、或欢唱。当音乐与水融合在了一起,共同表现出一个共同的主题。更容易抓住观众的眼睛,引起思想上的共鸣。

(2)了解喷泉景观周围的环境特点,使喷泉景观与周围环境融为一体。喷泉坐落的不同位置,选择水型、灯光搭配,音响配置都是不同的。在步行街、小区花园等场合,尽量选择高度比较低,水落点可控的造型,例如水母、雪松、涌泉、蒲公英等等。有人水互动要求的工程必须要充分考虑水的压力因素,防止由于水压过高和意外情况造成人身伤害危险。那些建设在河流胡泊中的喷泉景观,由于与观众的距离较远时,尽量选择一些粗壮、高大水型样式,体现水的力量和气势。例如百米高喷、擎天巨柱等。了解当地的气候环境因素。中国复原辽阔,环境差距特别大。北方多风的地区多选择一些抗风性比较好的水柱造型,并适当加粗出水口径;而南方相对风较小的地区多选择一些水膜,水幕电影方面的水型;针对水位稳定性比较好的地方可以选择雪松或者涌泉水型;水位变动大的地方选择跌水或者波浪脉动水型。

(3)根据景观工程的总体要求,制定切实可行的设计方案。不同类型的喷泉对应不同的功能性。是把喷泉做成一个点缀环境的喷泉小品,还是作为一台综合性的音乐喷泉演出盛宴;是全天候使用还是在主要用于夜间;在喷泉设计初期一定要有明确的意见。每一位喷泉设计师在收到设计任务后,都会根据景观的总体风格,结合考虑总体的投资额度,提出初步的方案,做出效果图和演示动画,模拟喷泉施工完成后的具体情况,给建设方提供直观的具体的印象,然后再酌情调整,最终定稿。喷泉工程实践中有种说法是“大投入大制作,小投入凑合做,不投入没法做”,这就是说对于喷泉工程的方案确定,一定要看菜做饭,切实可行。

(4)充分了解自身喷泉设备的特点。有句话叫“没有金刚钻,别揽瓷器活”,对本公司在喷泉工程设计施工中的优势和不足一定要有充分和客观的认识。在喷泉设备选择,电气管路设计安装、水型选择和搭配方面、控制系统确定方面一定要充分和本公司的专业人士充分论证,扬长避短。在遇到与建设方意见不一致的地方要做好解释工作。不能拍脑门硬上,给后期工作埋下隐患。

2喷泉方案优化设计中容易出现的问题

(1)效果图和效果动画夸张成分太多,脱离的实际。建设方在景观工程建设前的准备阶段,对喷泉效果期望值非常高,但是只停留在概念方面,并没有太具体的形象。而销售人员为了更好的取悦建设方,在效果图和效果动画的方案制作方面过分的夸张,脱离了水和光的变化的物理规律,造成工程建设完成后无法重现动画效果,影响工程整体的进度,也影响了公司信誉。

(2)片面追求方案汇报效果而放弃表演效果。在喷泉实践当中,我们经常遇到的情况是投资预算上封顶不能动,为了喷泉方案做的漂亮,就片面的增加水型组合数量,增加喷头数量,增加配套设备,表面工作做的特别漂亮。但是为了保证正常的利润水平,在一些不突出的地方减低配置水平,增加利润点。比如把通过计算最合理的喷头口径为Φ20,可是这样做的话明显超出预算,于是就把口径缩小到Φ15,进一步能减少水泵的功率、电缆型号、控制设备规格。这样尽管和谐了方案效果和预算投入问题,但是却严重影响了喷泉的艺术表现力。

(3)喷泉水型布局不合理,数量虽多但效果不突出。这个问题在几乎在每个喷泉工程中都有体现。我在喷泉效果编程经常遇到一个困恼:表面用于表现艺术效果的设备很多,可是具体使用的时候又总不够用。以河南南阳音乐喷泉为例,圆形喷泉中心三米的园内集中了飞碟,海鸥,高射三种造型,飞碟和海鸥都是摇摆的造型,占的空间比较大,高射水型对喷高的要求比较高。这三种水型两两干扰,同时打开时形成一片水雾,什么都看不出来,更别提各自的艺术性了。在喷泉表演时,只能有各自独立打开3种组合效果,如果在方案设计时把这三个水型的位置合理安排就可能出现3种独立组合效果+3种两两组合效果+加全开效果共7种组合造型,极大的丰富了表演元素,提升艺术效果。

(4)主题特色不突出,缺乏与周围环境的整体配合。在景观总体规划的指导下,根据安装现场周围环境进行详细的规划设计,结合周围景观的特点、氛围、环境和人文因素的相互关系,确立要营造的气氛,根据特点提炼景观主题,进一步确定主要的水型表演元素,次要元素和背景元素。可以从水型高度、灯光亮度、颜色衬托等多种手段来突出主角,弱化配角,让整个喷泉看起来更加立体。

优化设计论文范文篇7

论文摘要:为贯彻煤矿“安全第一,预防为主,综合治理”的生产方针,钻孔的应用越来越广泛,特别是高瓦斯矿井和突出矿井的区域综合防突措施的预抽钻孔,每个钻场设计上百钻孔。为使繁琐的钻场钻孔设计精确、方便、快捷,笔者根据《2009最新版防突细则》解析了穿层钻孔预抽石门揭煤钻孔最小控制范围;分析确定了最少(3个)求值参数及其种类(56种)和最优求值参数的论证,并对其验证;以穿层钻孔预抽石门揭煤区域煤层瓦斯区域防突措施钻场设计阐述验证。

引言

《2009最新版防突细则》第四十九条中预抽石门揭煤钻孔的最小控制范围为两个必要条件,意思不够直接明确;钻场设计繁琐,且大部分钻场设计工作者未能把钻场设计与计算机紧密结合;钻场钻孔求值参数多,求值方法多,但却未选择最优求值参数,导致设计钻孔参数不够精确。笔者针对以上情况以预抽石门揭煤钻孔为例阐述了钻孔最小控制范围和最少最优求值参数,以便精确、方便、快捷的设计钻场钻孔。

1、钻孔最小控制范围解析

《2009最新版防突细则》第四十九条(四):预抽石门揭煤钻孔的最小控制范围是:石门和立井、斜井揭煤处巷道轮廓线外12m(急倾斜煤层底部或下帮6m),同时还应保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线的最小距离不小于5m。

据以上规定可知石门揭煤钻孔最小控制范围为两个充分必要条件,即:煤层倾角β<45°时,最小控制范围需满足上、下帮巷道轮廓线外倾向12m和法向5m,左、右两帮法向5m;β≥45°时,最小控制范围需满足上帮巷道轮廓线外倾向12m和法向5m,下帮巷道轮廓线外倾向6m和法向5m,左右两帮法向5m。

根据煤层空间位置关系可知:sinβ=法向控制范围/倾向控制范围,煤层倾角β越小,法向5m所控制的倾向范围越大。经分析石门揭煤钻孔最小控制范围如图表1所示。(注:asin(5/12)=24.6°,asin(5/6)=56.4°)

表1石门揭煤钻孔最小控制范围

煤层倾角范围

上帮

轮廓线外

下帮

轮廓线外

左、右两帮

轮廓线外

β≤24.6°

法向5m

法向5m

法向5m

24.6°<β≤56.4°

倾向12m

法向5m

法向5m

β>56.4°

倾向12m

倾向6m

法向5m

2、钻场情况及钻场设计

煤层厚2m,倾角β=30°;石门揭煤巷道高3m,宽5m,方位α0=195°。据《2009最新版防突细则》及表1设计石门揭煤钻场如图1。(为视图清晰,抽采半径假定为5m)

图1预抽石门揭煤钻场设计图

3、最少求值参数

以28号钻孔为例,预抽钻孔立体及简化图如图2所示。线EC为28号钻孔线,面ABCD为水平投影面,线AC为钻孔水平投影线,面ADHE为钻孔铅垂剖面,线ED为钻孔铅垂剖面线;α偏28钻孔方位偏角,θ为钻孔倾角,H为穿煤孔深等钻孔参数。

图2预抽钻孔立体及简化图

由图1中钻场设计剖面图,直角三角形AED除直角外有5个参数(三角形的3角3边)均可用CAD量出;由图1中钻场设计平面图,直角三角形ADC除直角外有5个参数均可用CAD量出。直角三角形ADC与AED有一条公共边AD,所以两三角形一共有9个参数,且均可量出,但量取参数是繁琐的重复过程,为此需确定最少的参数并准确的求取所需的钻孔参数。

如图2中28号孔空间立体简化图,经分析:需求解α偏28、θ28和H28必须求解四面体ACDE,而把直角三角形AED和ADC解出,四面体ACDE即解出。直角三角形已知2个参数(除直角外)即可求解,求解两个直角三角形需4个参数,因为直角三角形AED与ADC有一条公共边,所以求解这两个直角三角形仅需3个参数,且直角三角形AED与ADC各需至少一个参数(公共边AD除外),即求解钻孔α偏28、θ和H参数仅需3个参数。

4、最少求值参数种类

经上分析:已知求解参数有9个,为计算钻孔参数方便快捷仅需3个求解参数即可,直角三角形AED与ADC各需至少一个参数(公共边AD除外),即一个三角形2个参数,另一个三角形1个参数(不包括公共边)。

无公共边最少求值参数种类:(C42-C22)×C41×C21

有公共边最少求值参数种类:C41×C41

最少求值参数种类:(C42-C22)×C41×C21+C41×C41=56(种)

5、最优求值参数

已知求解参数有9个:包括4个角度,5条边。

结合图1与图2分析:

1)、方位偏角α偏可直接量出但每个钻孔的偏角不一,且量取角度误差较大;

2)、每个钻孔的AC与DE不一,需一一量出;

3)、1、5……25号孔,2、6……26号孔,3、7……27号孔和4、8……28号孔的X(CD)各均相同;

4)、1-4号孔、5-8号孔、9-12号孔、13-16号孔、17-20号孔、21-24号孔和25-28号孔的Y(AD)和Z(AE)各均相同。

综上所述:X、Y和Z为最优求值参数。

优化设计论文范文篇8

当井下发生瓦斯爆炸等突发情况时,无法及时安全升井的井下人员,可以在救生舱内坚持若干小时,等待外部救援。救生舱壳体由过渡舱、生存舱和隔离舱门组成。为了便于下井安装,救生舱壳体带多个法兰,并通过螺栓连接而成,其中过渡舱作为人员进出的通道;生存舱作为避灾人员躲灾休息的场所,可抵御外部瓦斯爆炸带来的冲击波;隔离舱门将过渡舱与生存舱隔开以免进人时有害气体进入生存舱。

2矿用救生舱壳体建模及有限元分析

2.1救生舱壳体的几何模型

目前救生舱壳体结构有2种:①顶面为圆弧形,底面为矩形;②顶面和底面均为矩形。其中顶面和底面均为矩形的救生舱壳体结构具有较强抗爆能力,所以本文针对此进行研究。根据壳体各部分结构对有限元分析结果的影响程度差异,本文对救生舱壳体结构的三维几何模型进行了一定简化,救生舱整体结构依据壳体实际尺寸进行建模,细小部件合理简化,保留主体结构特征。建立的救生舱壳体几何模型。

2.2救生舱壳体的有限元模型

救生舱壳体和其他主要零部件材料分别为Q345和Q235,进行数值模拟时采用弹塑性材料模型。

3方形救生舱壳体模型优化

当方形救生舱壳体前、后侧都受到瓦斯爆炸冲击波作用时,舱门和观察窗都会受到不同程度的变形和破坏,此时逃生人员要想从舱内逃出就很困难,因此当舱门和观察窗都失效时,设置逃生窗是必须的。位于舱壁上的逃生窗为防爆密闭窗,它要求能够承受高温、高压和耐冲击,同时要求具有很高的阻燃性能,因此其钢板要厚,要有岩棉隔热,且要求在舱里和舱外均可开启和关闭。

4结语

优化设计论文范文篇9

Pro/Engineer操作软件是集CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。Pro/E提出了参数化概念,并且通过对单一数据库进行应用,从而完成对各种相关问题的合理处理。此外,通过对模块化方式的应用,用户依据自身的需求完成相应选择,并不需要对所有模块都进行安装[1]。通过对Pro/E软件的合理应用,可以将设计合理的集合到一起,采取并行设计,确保合计的合理性。Pro/E对模块方式进行合理应用,可以完成零件制作、装配设计、加工处理等,保证用户可以依据自己的需求完成相应的选用,实现对农业机械设计的合理优化。

2Pro/E软件在农业机械设计的具体应用

2.1构建几何模型。与其它大型。分析软件相比,Pro/E软件具有丰富的建模功能,下面在具体分析过程中,采用旋转建模方对齿轮轴进行建立,齿轮轴过渡段的半径大小为8.8mm。2.1.1模型材料属性模型材料的属性如表1所示。2.1.2约束及载荷。在本次分析实例过程中,扭矩加载可以通过下列两者途径实现:1)现在运动学模块完成相应的分析工作,明确受力情况,然后将受力情况传递到结构分析模块中。2)在分析结构模块期间,近似加载扭矩[2]。考虑到各项因素的影响,本次分析选用后一种加载方法。沿着轴向构建圆柱坐标体系,处理加载圆柱面的壳,厚度可以随意取值,为了方便分析,本次实例取值为1.0mm,构建扭矩加载点加载扭矩。驱动力矩位于加载轴中部,扭矩为8600N•mm,阻力扭矩位于轴两端,分别为4300N•mm。2.2分析模型。完成约束及受力的设置后,通过对Pro/E软件的应用,构建静态模型,完成相应的分析工作。通过分析结果可以确定,最大应力为16.9N/mm2,设计应用的45号钢最大屈服应力为354N/mm2,由此可见,最大屈服应力远超过最大应力,因此尺寸的选择相对来说比较保守、2.3建立设计参数。模型监理过程中,需要定义的参数有很多。如果在具体设计过程中,各项参数内容发生了改变,势必会对模型的实际性能造成一定程度影响,如果各项参数都被应用到优化设计中,在具体优化过程中,涉及到的参数量十分庞大,这也就增加了优化设计的难度[3]。在具体问题分析过程中,考虑到不同的合计参数对于模型造成的影响会有所不同,因此可以对灵敏度分析进行应用,优先选择对设计模型影响最大的参数,这样一方面可以达到优化目的,另一方面也可以减少工作量。本次分析实例,可变尺寸参数少,因此将过渡段尺寸参数设计作为优选设计变量,原始尺寸为8.8mm。2.4优化设计。进行优化设计研究目的是在确保模型的各项功能能够满足要求的基础下,缩小体系、减轻重量、降低成本[4]。进行优化设计过程中,也要对目标函数、约束条件、设计参数等各项内容进行定义。本次实例目标函数在满足受力等各项要求下质量最轻;设计参数过渡段半径;最大应力小于材料许应力。45号钢的最大屈服应力354N/mm2,安全系数定为3,设置轴最大应力不超过114N/mm2。依据上述目标函数、设计参数、约束条件,运行分析的最优结果如表1所示。明显,具有不错的经济效益。

3结束语

在机械设计优化过程,对Pro/E软件进行合理应用,能够在满足具体设计的基础下,使农业机械的设计水平得到进一步提高,并且可以及时发现设计过程中出现的各种问题,为相关工作人员提供相应的数据,确保设计的合理性。

参考文献:

[1]李玉仙.数字化设计技术及其在农业机械设计中的应用[J].农业机械,2017(2):91+93.

[2]佟童,赵宇,王丽娟,等.动态优化方法在农业机械设计中的应用[J].农机使用与维修,2014(12):70.

[3]汪永武.动态优化方法在农业机械设计中的应用[J].长江大学学报(自科版),2013,10(5):79-82+10.

优化设计论文范文篇10

论文关键词:滑坡治理方案优化动态设计

1工程概况

该滑坡位于一大型古滑坡群,滑坡体沿线路宽约300m,南北长约400m。该段线路原设计为缓和曲线,总体走向为SW60。,路基从滑坡的中前部以路堑形式通过,其路基中心最大挖方深度大于10m。在边坡的开挖过程中,先是滑坡体西部局部坍塌变形,经2005年4月29日大雨,在滑坡体左侧距线路中心线130m处的二级平台以下,发生地面开裂,裂缝宽40CITI,在K28+120~K28+250段原卸载平台上出现了多条垂直线路的纵向裂缝,线路施工被迫停工。经过8月份的雨季后,滑坡体位移迅速加大,原裂缝进一步加深、加宽,最宽处达45m左右,深达8m,滑坡体整体下滑。中前部K28+222~K28+258段左右坍塌变形严重,挤压变形厉害,浅层滑坡剪出口局部已经形成,滑动擦痕明显。

2工程地质特征

该滑坡的后缘陡峭,滑坡中间部位有一级滑坡阶地和基岩姥坎,可分为前、后两级滑坡体。从滑坡侧界和滑坡前缘地形地貌等特征综合确定主滑动方向为NW26。左右。滑坡区影响线路里程为K28+018~K28+300段,滑坡体纵向长度约350m,平行路线最大宽度达282m。

根据滑坡勘察资料分析,该古滑坡分为浅层、中层、深层(潜在滑坡)三层滑动。通过野外调查和地质钻探查明,滑体物质主要为滑坡堆积层(块碎石土、角砾和粘土),滑体前部物质比较杂乱,块碎石、孤石含量较高,块石直径多为1m~3m。滑体中、后部块碎石、角砾含量较低,块石直径多为20cm-30cm,粘土含量增多,滑床主要由微风化凝灰质粉砂岩构成。该滑坡浅、中层滑带主要依附于粘土层与表层块碎石层接触带形成,粘土层中不同深度处有滑动擦痕及光滑镜面存在,均为滑坡曾发生过滑动的佐证。

3滑坡形成的原因及机理分析

根据滑坡工程勘察资料和现场调查情况分析,该滑坡发生的主要原因有以下几点:

1)K28+018K28+300段线路以路堑形式从滑坡的前缘部位通过,最大挖方深度大于10m,在古滑坡体的前缘部位形成了危险临空面,并揭露了老滑坡的滑动面,直接在边坡上暴露形成新的剪出口,导致老滑坡的复活;2)滑坡区后缘弧型延展的基岩陡壁和滑坡体构成庞大的汇水区域,地表水沿裂缝和基岩裂隙下渗至粘土层滑动带,大大降低了滑坡体的抗剪能力;3)古滑坡体物质杂乱,物质结构松散、空隙较大,同时由于取土破坏了地表结恂,急剧降落的暴雨容易下渗,坡体内的水不能及时排除,导致滑带土处于完全饱水状态,抗剪强度骤然降低。各种因素综合作用导致了在老滑坡复活的同时,形成了更深层的滑动面。

4稳定性计算

4、1滑动面C,值的确定(见表1)

4.2滑坡推力计算

滑坡推力按GB50021—2001岩土工程勘察规范4.2.6-1传递系数法进行计算,计算结果见表2。

滑坡体后部取在安全系数K=1.15时计算的滑坡推力F=1245kN/m为设计推力,桩前抗力取313kN/m;前部滑体取在安全系数K=1.25时计算的滑坡推力F:1271kN/m为设计推力,桩前抗力取369kN/m,以此组数据进行滑坡的治理工程设计。

4.3滑坡体稳定性计算

由计算结果可知,该滑坡体后部的稳定性系数在目前状态下K=1.05;前部滑体在工程状态下(K:0.92,1.02,1.04),滑体处于极限平衡状态。该部滑体的前部滑体、后部滑体无论在自然状态下还是工程状态下都不满足《公路路基设计规范》对高速公路的滑坡稳定系数K的取值范围为1.20~1.30的要求,必须进行治理。

5治理设计过程和方案优化

5.1滑坡治理设计过程

该滑坡曾在2004年12月进行了勘察,并根据勘察结果完成了施工图设计。经过2005年8月的强降雨后,滑坡体开始发生明显位移,坡体、坡面破坏严重,尤其是滑坡体在K28+120-K28十250段原卸载平台上出现了多条垂直线路的纵向裂缝,坡面沉降量多达8m。原先的施工图设计(仅做抗滑桩和坡面截水沟)已不能满足现在滑坡治理的要求,有必要对此滑坡重新进行分析评价和优化设计。

治理工程第二次施工图设计于2005年11月底完成,当设计人员现场确认时,发现雨后的滑坡体西部又出现新的滑塌体,且在滑塌体下部有大量的地下水渗出。经现场重新勘察确定,由于粘土层的隔水作用,该滑坡的浅层滑体完全处于饱水状态,从而增大了下滑力。根据这一新的发现设计人员立刻对原来的设计进行了修改,在挖方边坡上设置仰斜排水孔,并在坡体上增加了两条用以排除地下水的渗水盲沟,使设计更加完善。

5.2滑坡治理方案比选

综合分析滑坡工程地质条件及工程现状,提出以下两个治理工程方案:

方案一:在保持原设计线路的线型、路基高程的前提下,采取上、下两级支挡,中间进行刷方减载的方案,进行滑坡治理。具体方案是:1)在滑坡中后部离滑塌区边界外布置一排普通钢筋混凝土抗滑桩,即上排抗滑桩;2)滑体的中下部位布置一排抗滑桩,即下排抗滑桩;3)截、排地表水、地下水。

方案二:调整原设计线路,将原设计路基高程提高3m,以减少滑坡前缘的挖方量,增加阻滑段,提高滑坡体的稳定性。由于滑坡体易滑动,且滑动面位于路基高程以下,路基提高3m,还需对滑坡进行治理。拟采用的治理方案是:1)在滑坡中后部离滑塌区边界外布置一排普通钢筋混凝土抗滑桩,即上排抗滑桩;2)滑体的中下部位布置一排抗滑桩,即下排抗滑桩;3)对滑动坡体进行坡面整修;4)截、排地表水、地下水。

综合分析各治理方案及工程现状,经比较,推荐方案一为滑坡治理工程设计方案。

6坡体变形监测结果

在滑坡上设置水平变形观测网和深部位移监测(观测孔),对滑坡体进行实时动态监测,以便及时掌握滑坡的变形趋势和为评价滑坡治理的效果提供依据。早期的变形结果显示,滑体西部的位移在降雨时有明显变化,经分析为滑坡的浅层滑体蠕动,根据这一现象,对滑坡西部增加了两道树枝状简易渗水盲沟。竣工后的监测结果显示,滑坡体稳定无异常。