(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202110440173.5 (22)申请日 2021.04.2 2 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 113139228 A (43)申请公布日 2021.07.20 (73)专利权人 南京智慧岩土 工程技术研究院有 限公司 地址 210000 江苏省南京市江北新区浦滨 路150号9号楼 专利权人 交通运输部公路科 学研究院 　 中交一公局第四工程有限公司 (72)发明人 张鹏　姚冠华　张翾　王礼华　 史豪杰　 (74)专利代理 机构 南京瑞弘专利商标事务所 (普通合伙) 32249 专利代理师 沈廉 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01)G06F 30/27(2020.01) G06N 3/00(2006.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (56)对比文件 CN 108280 308 A,2018.07.13 CN 10790 5270 A,2018.04.13 CN 109299519 A,2019.02.01 CN 111270683 A,2020.0 6.12 US 2020034500 A1,2020.01.3 0 US 2020284687 A1,2020.09.10 崔栋歌.深基坑变形监测与预测研究. 《中国 优秀硕士学位 论文全文数据库 工程科技 Ⅱ辑》 .2018,第C 033-208页. 刘越.基于监测数据的空间钢结构位移响应 估计方法. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库 工程科技 Ⅱ辑》 .2021,第C 038-1742页. (续) 审查员 仁艳秋 (54)发明名称 一种大跨度基坑复杂支撑体系结构监测点 布置优化方法 (57)摘要 本发明是一种大跨度基坑复杂支撑体系结 构监测点布置优化方法。 传统监测点等间距布置 只适用于结构形式简单的中小基坑， 土层、 结构 与开挖的非对称性与 随机性使得大跨度基坑支 撑体系结构受力复杂， 监测点布置选择至关重 要。 本发明借助复杂支撑体系结构 的模态分析， 获取支撑 结构的模态参数(频率、 阻尼比、 基本振 型)， 构建基于模态参数的位移模态适应度函数， 依据位移模态适应度函数来判别监测点位置的 优化标准， 最后采用粒子群优化算法对全部监测 点布置位置进行整体全局优化。 上述方法规避了 传统监测点布置的经验性， 针对支撑结构受力关 键薄弱环节进行监测点布置， 可用于大跨度基坑复杂支撑 体系结构监测点优化布置 。 [转续页] 权利要求书2页 说明书6页 附图1页 CN 113139228 B 2022.08.12 CN 113139228 B (56)对比文件 张艳.框架结构—筏板 基础—地基协同工作 下结构受力性能研究. 《中国优秀硕士学位 论文全文数据库 工程科技 Ⅱ辑》 .2017,第C 038-350 页.2/2 页 2[接上页] CN 113139228 B1.一种大跨度基坑复杂支撑体系结构监测点布置优化方法， 其特征在于首先对大跨度 基坑复杂支撑体系结构开展模态分析， 得到复杂支撑体系结构的频率、 阻尼比、 基本振型模 态参数， 然后基于模态参数构建位移模态适应度函数， 用该位移模态适应度函数作为判别 监测点位置是否合适的优化标准， 最后采用粒子群优化算法结合位移模态适应度函数对复 杂支撑体系上的监测点 位置进行整体全局优化， 所述优化方法具体步骤如下： 步骤一： 模态分析模式选择， 模态分析方法包括数值模态分析和试验模态分析， 可以任 意选择其中之一方法作为模态分析 方法； 步骤二： 模态分析与参数识别， 对 复杂支撑体系结构开展模态分析， 假定支撑结构为无 阻尼震动， 得到其模态振型 步骤三： 计算结构 构件的刚度影响系数， 刚度影响系数krs按照以下公式： E为构件材料弹性模量， A为构件 的截面积， l为构件的长度， r、 s为构件的端点标号， γ 为构件坐标系与结构坐标系的夹角； 步骤四： 适应度函数选取， 适应度值 f是依据位移模态， f的值为监测点累计位移应变值 的大小， f的值越大说明监测点能够反映出结构变形； 模态分析获得的振型矩阵Φ： Φ中有n阶振型 确定支撑体系结构 的自由度为N个， 监测点数为m个， 基 于位移模态的适应度函数定义 为： 式中， 为第i振型第r分量， 为第j振型第s分量， krs表示构件端点r和端点s点之间 的构件刚度影响系数， i,j∈[1,n]， r， s∈m表示r和s限于全部测点； 步骤五： 基于粒子群算法的监测点 位置优化 算法； 步骤六： 监测点布置方案的选取， 在粒子群算法优化布设程序正常运行以后， 选用支护 结构的基频以及前16阶的振型模态参与计算， 生成相应阶数振型下的最优监测点布置方 案。 2.根据权利要求1所述的一种大跨度基坑复杂支撑体系结构监测点布置优化方法， 其 特征在于所述 步骤二的具体方法为： 第1步： 将大跨度基坑的围护结构按照墙体结构简化， 大跨度基坑的支撑体系结构按照 杆系结构 简化， 建立大跨度基坑复杂支撑体系结构的有限元分析模型； 第2步： 根据有限元分析模型确定结构的自由度N； 第3步： 根据有限元分析模型的材 料参数， 建立质量矩阵M和刚度矩阵K； 第4步： 建立模态分析系统方程： 其中： [K]— —刚度矩阵 ——第i阶模态的振型向量即特 征向量 ωi——第i阶模态的固有频率即特 征值 [M]——质量矩阵权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113139228 B 3