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ＵＤＣ______________________________编号______________________________
硕士学位论文
基坑支护技术经济分析与AHP法
方案优选
学位申请人：
ＸＸＸ
学科专业：
结构工程
指导教师：
ＸＸＸ教授（职称前1个空格，下同）
副指导教师：
ＸＸ副教授（无副导师时此行不填文字）
（表格固定行高1.2cm，无副导师时4行，有副导师时3行）
答辩日期：
书脊
华东交通大学2011届硕士学位论文
土木建筑学院
王永祥
独创性声明
本人郑重声明：
所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。
本人签名_______________日期____________
关于论文使用授权的说明
本人完全了解华东交通大学有关保留、使用学位论文的规定，即：
学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅。
学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
保密的论文在解密后遵守此规定，本论文保密期X年。
本人签名____________导师签名__________日期___________
基坑支护技术经济分析与AHP法方案优选
摘要
随着城市高层建筑基坑工程数量的不断增加和基坑工程周边环境的限制,合理地遴选一个技术经济效果都较优的基坑支护方案以及在基坑支护方案招标评标中使决策全面、科学、公正、准确已成为一个突出的研究课题。
就此问题，作者对全国若干城市基坑工程支护状况进行了深入地调研并查阅了大量工程实例资料，对上述问题作了较详细的研究和探讨。
论文首先从技术角度研究和探讨了各主要支护结构的适用性，在遵从技术先进、经济合理的原则下统计与筛选了主要支护结构类型的技术参数，参照相关定额，通过计算得出了各主要支护结构的经济性指标，在此基础上提出了较为合理的基坑支护方案选择程序和选型表。
研究结果对实际基坑支护方案合理选型具有重要意义。
另外，论文有针对性地研究了南昌地区基坑支护状况，相应地作了经济性分析并提出了一些建议。
基于基坑支护选型是一个复杂的系统工程，论文的最后将系统工程AHP理论应用于基坑支护选型，建立了数学模型并用工程实例详细地给出了计算过程，研究成果可用于基坑支护方案招标评标工作当中。
关键词：
基坑支护，技术分析，经济分析，AHP
TECHNICALANDECONOMICANALYSISOFFOUNDATIONPITRETAININGSTRUCTUREANDOPTIMUMPROGRAMMEWITHAHP
ABSTRACT
Withtheincreaseofhighbuildingfoundationpitandtherestrictionofthesurroundingsaroundfoundationpit,ithasbecomeaprominentresearchsubjecttoworkoutproperlyaprojectoffoundationpitretainingstructurewithabettereconomicandtechnicaleffect,andrenderitcomprehensively,scientifically,impartially,andaccuratelyinthebidworkoffoundationpitretainingstructure.Inregardtothis,theauthorconductedasurveyofpresentsituationoffoundationpitinsomedomesticcitiesand,byconsultingextensivelyrelatedmaterials,madeadeepresearchintotheaboveproblem.
Thethesisfirstexploresthetechnicaladaptabilityofdifferentfoundationpitretainingstructure.Thenundertheguidanceoftheprincipleofadvancedtechnologyandeconomicfeasibility,theauthoridentifiesthetechnicalparametersofprimaryretainingstructure.Accordingtotherelatedquota,aftercalculation,theauthorobtainstheeconomicindexofprimaryretainingstructurethen,onthebasisofit,proposesreasonableselectionprocedureandchart.Alloftheseconclusionsareofvitalimportancetotheselectionoffoundationpitretainingprogrammes.Besides,thethesiscoversthepresentsituationoffoundationpitretaininginNanchangCityandaccordinglymakesaneconomicanalysisandraisessomesuggestions.
Sinceitisacomplexsystematicproject,thethesisfinallyappliesthetheoryofAnalyticalHierarchyProcess（AHP）intotheselectionoffoundationpitretainingstructure,andbuildsamathematicalmodelandoffersindetailthewholecalculatingprocessillustratedwithatrueprojectexample.Theconclusioncanbeusedinthebidworkforfoundationpitretainingstructure.
KeyWords:
foundationpitretainingstructure,technicalanalysis,economicanalysis,AHP
目录
主要符号说明I
第一章绪论1
1.1前言1
1.2轮轨噪声研究概况1
第二章轮轨相互作用关系3
2.1轮轨接触关系及接触刚度3
……
2.2轮轨接触区滤波作用及表面粗糙度谱4
2.3轮轨耦合振动功率谱分析4
2.3.1车轮径向和钢轨竖向接触点功率谱4
2.3.2车轮径向振动平均功率谱4
2.3.3钢轨竖向振动平均功率谱4
第六章总结5
6.1主要工作回顾5
6.2本课题今后需进一步研究的地方5
参考文献6
附录A×
×
7
个人简历在读期间发表的学术论文8
致谢9
主要符号说明
As1外钢管截面面积；
As2内钢管截面面积；
Aco名义核心混凝土截面面积（外钢管内径所包围的面积）；
Ac核心混凝土截面面积；
Asc中空夹层钢管混凝土截面面积（=As1+Ac+As2）；
B外钢管边长；
Do内钢管直径；
eo轴向荷载偏心距；
Es钢材弹性模量；
Ec混凝土弹性模量；
Esc轴压弹性模量；
Esct轴压切线模量；
Esch轴压强化模量；
Escm抗弯弹性模量；
fc混凝土抗压强度设计值；
fck混凝土抗压强度标准值；
fcu混凝土立方试块强度；
fp钢材比例极限；
Isc组合截面抗弯惯性矩；
Is1外钢管截面抗弯惯性矩；
Is2内钢管截面抗弯惯性矩；
L构件计算长度；
M弯矩；
Min内弯矩；
Mu抗弯承载力；
N构件所受轴压力；
Nin内轴力；
Nu轴心受压强度承载力。
第一章绪论
1.1前言
当今世界高速铁路迅速发展，先进国家的列车最高运行速度已达到，甚至于超过300Km/h，但是随着列车运行速度的提高，轮轨相互作用不断增强，振动和噪声问题日益加重，铁路火车的噪声所带来的影响越来越大，许多城市的铁路经过市区，对附近居民的休息、睡眠和工作影响极大，对周围环境的污染问题日益突出。
铁路噪声是由于列车在行车过程中，轨道结构和列车各个部分的振动经由大气和大地的传播而产生的。
铁路噪声可分为以下几类：
（1）轮轨噪声，也称为轮轨滚动噪声。
当列车速度低于250km／h时，这是铁路噪声的主要来源，其能量集中在频率范围800～2500HZ[1]。
轮轨噪声是由于轨道结构和轮对的振动经由空气传播而产生的，一般把它分为三类[2]：
撞击声、滚动声与尖叫声。
撞击声是车轮经过钢轨接缝处或钢轨其它不连续部位（如辙叉）及表面呈波纹状钢轨时所产生的噪声；
滚动声是由于车轮和钢轨接触表面粗糙所造成的；
尖叫声是列车沿小半径曲线轨道运行时产生的强烈噪声。
（2）空气动力学噪声。
即列车车体与空气的磨擦而产生的噪声。
当列车速度高于250km／h时，空气动力学噪声成为铁路噪声的主要来源。
由于我国现阶段火车的速度低于250Km/h，轮轨噪声是铁路噪声的主要来源。
而对于轮轨噪声里的撞击声、滚动声与尖叫声中，当线路曲线半径比较大时和焊接长钢轨的广泛使用，其滚动噪声将成为轮轨噪声的主要噪声源，也是铁路噪声的主要来源，故本文主要作这方面的研究。
1.2轮轨噪声研究概况
准高速铁路噪声的控制是一个世界难题，美、日、法等国对铁路线路设计、车辆外型、结构等进行了大量研究，但都未对噪声的降低取得满意的结果，以致仍然要化巨资建造被动式防噪声的声屏障。
近年，国际上才出现对轮轨噪声较系统的定量研究，许多发达国家如美国、欧洲各国都投入了大量人力、物力争相开展了有关的研究工作，迄今为止，已召开了七届轮轨噪声国际会议（InternationalWorkshoponRailwayNoise，简称IWRN）[3,4]。
在美国，铁路噪声早已引起其政府、铁路运输部门、高等院校的高度重视，政府发布的环境噪声绿皮书都对铁路噪声给予了充分的叙述。
已经开展了有关的研究工作，也开发了一些评估轮轨滚动噪声的理论模型[5-8]。
第二章轮轨相互作用关系
2.1轮轨接触关系及接触刚度
车轮和钢轨的表面不平顺构成了轮轨振动的激励源，车轮和钢轨接触的几何关系见图2-1，图中SW是车轮的表面粗糙度；
SR是钢轨表面的粗糙度；
KW是车轮的接触弹性钢度；
KR是钢轨的接触弹性刚度。
YW是车轮的位移变量，YR是钢轨的位移变量。
图2-1夹层钢管混凝土的截面形式
Fig.2-1VariousCompositeFormsofCFDSTSections
由图2-1所示可得出在轮轨接触点处有如下的几何关系。
（2-1）
式中：
F——轮轨间垂直作用力
假设激励是周期性干扰力
，将（2-1）式对时间t求导得：
（2-2）
（2-9）
P—载荷；
E、
—车轮与钢轨的弹性模量和泊松比；
—车轮的半径；
—钢轨的半径；
—与
有关的系数见表2-1。
引入传递函数
、
和
，其表达式分别如下：
表2-1混凝土轴压强度不同表示值之间的近似对应关系[1,30]
强度等级
C30
C40
C50
C60
C70
C80
C90
fck/Mpa
20
26.8
33.5
41
48
56
64
fc/Mpa
24
33
51
60
70
80
Ec/104Mpa
3.00
3.25
3.45
3.65
3.85
4.00
4.15
2.2轮轨接触区滤波作用及表面粗糙度谱
2.3轮轨耦合振动功率谱分析
2.3.1车轮径向和钢轨竖向接触点功率谱
设车轮和钢轨表面不平顺功率谱密度分别为
；
接触点车轮径向和钢轨竖向振动速度的自功率谱密度分别为
。
根据“输出谱=|传递函数|2×
输入谱”这一基本关系式，引入滤波函数
，由（2-12）和（2-13）式可得：
2.3.2车轮径向振动平均功率谱
2.3.3钢轨竖向振动平均功率谱
第六章总结
6.1主要工作回顾
本文研究轮轨噪声的理论依据是：
轮轨噪声是由于轮轨表面不平顺而引起的。
当轮对在轨道上滚动时，这种不平顺激发轮轨振动，振动向空气中辐射就变成了轮轨滚动噪声。
当然除了轮轨辐射噪声外，轨枕、道床、车体也会由于振动而辐射噪声，但一般处于次要位置，本文暂不作考虑。
本文的主要工作是：
6.2本课题今后需进一步研究的地方
（1）轮轨系统模型中计算钢轨阻抗时，把钢轨当作了梁单元处理，那么对钢轨的高频振动响应计算就不真实，今后计算钢轨竖向阻抗时，采用何种钢轨模型需要进一步研究。
另外在计算轮轨噪声时，还要考虑车轮的横向振动以及地面反射的影响。
（5）计算轮轨噪声时，多个移动振动源的相互干扰是一个极为复杂的问题，本课题没有涉及，这是一个须进一步研究的问题。
参考文献
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[10]王明亮.关于中国学术期刊标准化数据库系统工程的进展[EB/OL].http:
//www.1998-08-16/1998-10-04
附注：
参考文献类型用下列代码进行标识（本附注内容不插入到论文中）
根据GB3469规定，以单字母方式标识以下各种参考文献类型：
参考文献类型
专著
论文集
报纸文章
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载体类型
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标识
MT
DK
CD
OL
个人简历在读期间发表的学术论文
个人简历：
ＸＸＸ，男，1975年8月生。
1997年7月毕业于东北大学矿山建设（工业与民用建筑）专业，获学士学位。
1997年9月入华东交通大学读硕士研究生。
已发表论文：
[1]陈建兵，李杰.结构设备体系动力相互作用研究[J].地震工程与工程振动，2001，Vol.21（3）:
70-74
待发表论文：
[1]陈建兵，李杰.随机结构分析中的均值参数反应与反应均值[J].力学季刊（已接收）
致谢
论文的最后，我想对我的恩师ＸＸＸ教授表示深深的敬意和真挚的感谢！
Ｘ老师在……，表示深深的谢意！
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