基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法及装置与流程

本发明涉及一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法及装置，属于变电站基础设计。

背景技术：

1、随着电网发展，提出了“六精四化”建设新要求，要求工程安全精益求精、质量精雕细刻、进度精准管控、技术精耕细作、造价精打细算、队伍精心培育，对电网工程设计咨询和评审人员水平提出了更高的要求。地基和基础都是地下隐蔽工程，是建筑物的根本，它们的勘察、设计和施工质量关系到整个建筑的安全和正常使用。工程设计直接关系到整个建筑质量，要求在充分保证土木工程项目设计安全的基础上，实现经济目标。有效地控制工程施工设计的成本，是提高大型土木工程项目经济效益和市场适配能力的必然要求。

2、地基的类型和处理方法有很多，根据场地地质条件的不同从而选择相应的处理方法，要综合结构的类型、要求、施工环境、材料、施工条件等因素，提出不同的设计方案进行全面的比较分析。

3、地基基础设计方案比选的方法已有较长的发展时间，但是随着科学技术的发展，出现了自动比选方案概念，因此，综合考虑安全性和经济性，方便地给出地基基础比选方案变得可行，基于此，本发明提出了一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法及装置。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法及装置，通过全面考虑变电站基础工程设计方案的工程造价和技术性能比选指标，进行变电站工程基础设计方案辅助决策，大大减少工作周期和控制建设成本。

2、本发明为解决其技术问题所采取的技术方案是：

3、第一方面，本发明实施例提供的一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法，包括如下步骤：

4、获取变电站的上部结构和地质情况数据信息，根据变电站的上部结构和地质情况数据确定多个不同基础类型的变电站基础设计方案；

5、确定变电站在设计和使用阶段能反映变电站基础设计方案技术性能的指标因素，并计算各个技术性能指标的数值，所述指标因素包括基础抗弯能力b、基础抗冲切能力c、基底承载能力q和地基沉降水平s；

6、结合变电站基础设计规范和变电站基础设计方案的指标计算结果确定各个指标因素的上下限值，并用一次函数法得到各个变电站基础设计方案对应的技术性能指标因素得分，且各个指标因素得分均大于指标因素的下限值；

7、计算各个变电站基础设计方案的工程造价，根据工程造价高低确定各个变电站基础设计方案的经济性能得分αi；

8、对所有技术性能指标因素进行两两相对重要程度打分，获得多组评分信息，形成判断矩阵，并采用层次分析法确定各技术性能指标因素的权重；

9、将各技术性能指标因素的权重乘以各指标因素的得分，得到各个变电站基础设计方案的总技术性能得分βi；

10、对各个变电站基础设计方案的经济性能得分αi和总技术性能得分βi进行综合考量，根据工程的具体情况和具体要求给出技术性能和经济性能的权重，分别用wβ和wα表示，则变电站基础设计方案的总得分d为：di＝βi×wβ+αi×wα，i＝1、2…n，n为变电站基础设计方案的数量，将总得分最高的变电站基础设计方案作为最终的变电站基础设计方案。

11、作为本实施例一种可能的实现方式，所述计算各个技术性能指标的数值，包括：

12、计算基础抗弯能力b：

13、

14、其中，mu为基础最不利截面抵抗弯矩，根据实际设计、材料和配筋情况计算的正截面受弯承载力设计值；mq为根据上部传来的荷载，按荷载的准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；

15、计算基础抗冲切能力c：

16、

17、其中，fl为按荷载的基本组合计算的结构的冲切力设计值；[fl]为基础的受冲切承载力设计值；

18、计算基底承载能力q：

19、对于独立基础和筏板基础，基底承载能力q为：

20、

21、其中，p为相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值；fa为地基承载力特征值；

22、对于桩基，基底承载能力q为：

23、

24、其中，nk为相应于作用的标准组合时，竖向力作用下单桩的平均竖向力；r为基桩或复合基桩竖向承载力特征值；

25、计算地基沉降水平s：

26、

27、其中，s为地基最终变形量；[s]为地基变形允许值。

28、作为本实施例一种可能的实现方式，所述结合变电站基础设计规范和变电站基础设计方案的指标计算结果确定各个指标因素的上下限值，并用一次函数法得到各个变电站基础设计方案对应的技术性能指标因素得分，包括：

29、结合变电站基础设计规范和变电站基础设计方案的指标计算结果确定各个指标因素的上下限值分别100分和60分；

30、用一次函数法得到各个变电站基础设计方案对应的基础抗弯能力得分b1、b2…bi；基础抗冲切能力得分c1、c2…ci；基底承载能力得分q1、q2…qi；地基沉降水平得分s1、s2…si，其中，i＝1、2…n，且上述各个技术性能指标因素得分均大于60分，否则变电站基础设计方案直接判断不通过。

31、作为本实施例一种可能的实现方式，所述计算各个变电站基础设计方案的工程造价，根据工程造价高低确定各个变电站基础设计方案的经济性能得分αi，包括：

32、分别计算各个变电站基础设计方案的工程造价e，工程造价最低的变电站基础设计方案得分为100分，取工程造价最高的变电站基础设计方案得分为60分，各个变电站基础设计方案的工程造价得分α1、α2…αi作为变电站基础设计方案的经济性能得分。

33、作为本实施例一种可能的实现方式，所述对所有技术性能指标因素进行两两相对重要程度打分，获得多组评分信息，形成判断矩阵，并采用层次分析法确定各技术性能指标因素的权重，包括：

34、(1)构建判断矩阵，对技术性能指标因素进行量化：

35、对基础抗弯能力b、基础抗冲切能力c、基底承载能力q和地基沉降水平s进行两两相对重要程度打分，得到判断矩阵表格：

36、

37、

38、根据判断矩阵表格，得到判断矩阵为：

39、

40、(2)计算特征向量及最大特征根，利用方根法求出技术性能指标因素的特征向量w，并进行归一化的处理：

41、

42、

43、w＝{w1,w2,w3,w4}

44、计算判断矩阵的最大特征值λmax：

45、

46、其中，n为判断矩阵的阶数，判断矩阵的阶数等于技术性能指标因素的数量；

47、(3)判断矩阵的一致性检验：

48、

49、

50、其中，ci为一致性指标，cr为一致性比率，ri为与判断矩阵的阶数对应的平均随机一致性；

51、(4)根据一致性检验结果，采用层次分析法确定基础抗弯能力b、基础抗冲切能力c、基底承载能力q和地基沉降水平s的权重wb、wc、wq和ws分别对应的技术性能指标，即wb＝w1，wc＝w2，wq＝w3，ws＝w4。

52、作为本实施例一种可能的实现方式，所述各个变电站基础设计方案的总技术性能得分βi的计算公式：为：

53、βi＝bi×wb+ci×wc+qi×wq+si×ws

54、其中，i＝1、2…n，n为变电站基础设计方案的数量。

55、第二方面，本发明实施例提供的一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的装置，包括：

56、设计方案确定模块，用于获取变电站的上部结构和地质情况数据信息，根据变电站的上部结构和地质情况数据确定多个不同基础类型的变电站基础设计方案；

57、技术指标计算模块，用于确定变电站在设计和使用阶段能反映变电站基础设计方案技术性能的指标因素，并计算各个技术性能指标的数值，所述指标因素包括基础抗弯能力b、基础抗冲切能力c、基底承载能力q和地基沉降水平s；

58、技术指标得分计算模块，用于结合变电站基础设计规范和变电站基础设计方案的指标计算结果确定各个指标因素的上下限值，并用一次函数法得到各个变电站基础设计方案对应的技术性能指标因素得分，且各个指标因素得分均大于指标因素的下限值；

59、经济性能得分计算模块，用于计算各个变电站基础设计方案的工程造价，根据工程造价高低确定各个变电站基础设计方案的经济性能得分αi；

60、判断矩阵确定模块，用于对所有技术性能指标因素进行两两相对重要程度打分，获得多组评分信息，形成判断矩阵，并采用层次分析法确定各技术性能指标因素的权重；

61、技术总得分计算模块，用于将各技术性能指标因素的权重乘以各指标因素的得分，得到各个变电站基础设计方案的总技术性能得分βi；

62、设计方案比选模块，用于对各个变电站基础设计方案的经济性能得分αi和总技术性能得分βi进行综合考量，根据工程的具体情况和具体要求给出技术性能和经济性能的权重，分别用wβ和wα表示，则变电站基础设计方案的总得分d为：di＝βi×wβ+αi×wα，i＝1、2…n，n为变电站基础设计方案的数量，将总得分最高的变电站基础设计方案作为最终的变电站基础设计方案。

63、作为本实施例一种可能的实现方式，所述技术指标计算模块，包括：

64、技术指标1计算模块，用于计算基础抗弯能力b：

65、

66、其中，mu为基础最不利截面抵抗弯矩，根据实际设计、材料和配筋情况计算的正截面受弯承载力设计值；mq为根据上部传来的荷载，按荷载的准永久组合计算的弯矩，取计算区段内的最大弯矩值；

67、技术指标2计算模块，用于计算基础抗冲切能力c：

68、

69、其中，fl为按荷载的基本组合计算的结构的冲切力设计值；[fl]为基础的受冲切承载力设计值；

70、技术指标3计算模块，用于计算基底承载能力q：

71、对于独立基础和筏板基础，基底承载能力q为：

72、

73、其中，p为相应于作用的标准组合时，基础底面处的平均压力值；fa为地基承载力特征值；

74、对于桩基，基底承载能力q为：

75、

76、其中，nk为相应于作用的标准组合时，竖向力作用下单桩的平均竖向力；r为基桩或复合基桩竖向承载力特征值；

77、技术指标4计算模块，用于计算地基沉降水平s：

78、

79、其中，s为地基最终变形量；[s]为地基变形允许值。

80、第三方面，本发明实施例提供的一种计算机设备，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当所述计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以实现如上任一所述的基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法。

81、第四方面，本发明实施例提供的一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序用于执行如上任一所述的基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法。

82、本发明实施例的技术方案所产生的有益效果如下：

83、本发明实施例的技术方案的一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法，包括如下步骤：获取变电站的上部结构和地质情况数据信息，根据变电站的上部结构和地质情况数据确定多个不同基础类型的变电站基础设计方案；确定变电站在设计和使用阶段能反映变电站基础设计方案技术性能的指标因素，并计算各个技术性能指标的数值；结合变电站基础设计规范和变电站基础设计方案的指标计算结果确定各个指标因素的上下限值，并用一次函数法得到各个变电站基础设计方案对应的技术性能指标因素得分，且各个指标因素得分均大于指标因素的下限值；计算各个变电站基础设计方案的工程造价，根据工程造价高低确定各个变电站基础设计方案的经济性能得分；对所有技术性能指标因素进行两两相对重要程度打分，获得多组评分信息，形成判断矩阵，并采用层次分析法确定各技术性能指标因素的权重；将各技术性能指标因素的权重乘以各指标因素的得分，得到各个变电站基础设计方案的总技术性能得分；对各个变电站基础设计方案的经济性能得分和技术性能得分进行综合考量，根据工程的具体情况和具体要求给出技术性能和经济性能的权重，计算变电站基础设计方案的总得分，将总得分最高的变电站基础设计方案作为最终的变电站基础设计方案。本发明全面的考虑了变电站基础工程设计方案的工程造价和技术性能比选指标，进行变电站工程基础设计方案辅助决策，大大减少了变电站工程基础设计方案确定的工作周期和控制建设成本，对变电站基础工程领域实施智能建设具有积极的意义。

84、本发明实施例的技术方案的一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的装置与本发明实施例的技术方案的一种基于综合分析的变电站基础设计方案比选的方法具有同样的有益效果。