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应用灰色Verhulst模型方法建立起沉降量预测模型;提出对粉喷桩沉降量预测的看法关键词:粉喷桩复合地基;最终沉降量;灰色Verhulst模型 1. 概述 南京至高淳高速公路,位于南京南郊,根据工程勘测资料,沿线软弱土层分布在不同深度,冯村大桥南粉喷桩复合地基施工之初就设置了4个沉降长期观测点,分别定期进行观测
公路工程复合地基沉降是影响公路设计、安全和正常使用的重要因素
其沉降量大小,尤其是最终沉降量大小,是判断公路是否能安全、正常使用的重要指标之一
由于公路粉喷桩复合地基、路基和路面结构是一个相互作用、十分复杂的系统
公路粉喷桩复合地基沉降随时间变化的计算也十分复杂
本文用德国生物学家Verhulst提出的非线性微分方程(式1)来建立公路沉降的预测模型
dp(t)/dt=ap(t)-bp2(t)(1) 式中p(t)——是生物的繁殖量
公路粉喷桩复合地基沉降随时间变化的实测s—t曲线形状是一个近似反s曲线,曲线特征吻合Verhulst模型曲线
2. 灰色Verhulst模型建模步骤 设原始数列为x(0)(i), i=1,2,…,n (1)累加生成得x(1)(i)=∑i〖〗k=1x(0)(k), i=1,2,…,n (2)构造B和YN B=1〖〗2x(1)(1)+x(1)(2)〖〗-1〖〗4x(1)(1)+x(1)(2)2 1〖〗2x(1)(2)+x(1)(3)〖〗-1〖〗4x(1)(2)+x(1)(3)2 …〖〗… 1〖〗2x(1)(n-1)+x(1)(n)〖〗-1〖〗4x(1)(n-1)+x(1)(n)2 Y=x(0)(2) x(0)(3) … x(0)(n) (3)作最小二乘计算a〖〗b=(BT.B)-1.BT.Y (4)建立模型 把系数a、b代入式(1),解微分方程得: (t=1,x(1)(1)=x(0)(1)) x(1)(t)=a〖〗b〖〗1+a〖〗b.1〖〗x(0)(1)-1.e-a(t-1) 这就是累加生成数列的模型
由该模型计算值所连成的曲线就是Verhulst模型曲线
3. 对公路粉喷桩复合地基沉降建立的Verhulst模型 3.1 原始数据的处理 选择不同时间内的沉降差Δs作为原始数据
其累加生成数列正好是公路粉喷桩复合地基直到该时刻的沉降量s. 表1k 54+655处观测沉降的观测数据单位:cm 序号〖〗1〖〗2〖〗3〖〗4〖〗5〖〗6ΔS(I)〖〗25〖〗03〖〗01〖〗03〖〗01〖〗03S(I)〖〗25〖〗28〖〗29〖〗3.2〖〗33〖〗36序号〖〗7〖〗8〖〗9〖〗10〖〗11〖〗12ΔS(I)〖〗03〖〗07〖〗02〖〗038〖〗002〖〗002S(I)〖〗39〖〗46〖〗48〖〗518〖〗52〖〗522注:第一个点原来的累计沉降为28 cm. 3.2实例 表1是南京至高淳公路k 54+655处每次沉降观测数据S(I)和相邻两次沉降差ΔS(I),第1次观测时间为1999年4月30日,第12次观测时间为1999年10月15日,每次间隔半个月
设原始数列为x(1)(i)=Δs(i), i=1,2,…,n (1)累加生成得x(1)(i)=∑i〖〗k=1x(0)(k), i=1,2,…,n (2)构造B和YN B=265 〖〗-7022 501 285 〖〗-8122 499 305 〖〗-9302 498 325 〖〗-10562 5 345 〖〗-11902 5 375 〖〗-14062 5 425 〖〗-180625 470 〖〗-22089 9 499 〖〗-24900 1 519 〖〗-26936 1 521 〖〗-27144 1YN=03 01 03 01 03 03 07 02 038 002 002 (3)建立模型 x(1)(t)=6547 68〖〗1+1619 152.e-0174 040 7(t-1) 华东公路2002年第4期2002年第4期梁小平,薛国强:公路粉喷桩复合地基沉降预测浅论表2k 54+655处观测值与模型值相对误差单位:cm 序号〖〗1〖〗2〖〗3〖〗4〖〗5〖〗6观测值〖〗560〖〗570〖〗600〖〗610〖〗640〖〗670模型值〖〗557〖〗586〖〗614〖〗642〖〗670〖〗697相对误差%〖〗054〖〗281〖〗233〖〗525〖〗469〖〗403序号〖〗7〖〗8〖〗9〖〗10〖〗11观测值〖〗740〖〗760〖〗798〖〗800〖〗802模型值〖〗722〖〗746〖〗769〖〗789〖〗806相对误差%〖〗243〖〗184〖〗363〖〗138〖〗050从表2可以看出,上面所建模型的拟合度是很高的,可以作为该公路复合地基沉降量s的预测模型
(4)公路复合地基最终沉降量的确定 根据表1可得公路复合地基相邻两次沉降差ΔS(I)随时间的变化规律是总体上逐渐减小
而根据所建的灰色模型,当t无限增大时,模型计算值趋于极限,与实际情况符合
根据“最终沉降量”的定义,其极限就应该是公路复合地基最终沉降量
对于本例,最终沉降量s=952 cm. 3.3计算机程序 由于计算过程复杂的原因,手工计算速度慢而且准确率低
按照建模步骤编制计算机程序
鉴于此,按照建模步骤开发计算机计算数据的程序,实现计算的准确快速
程序包括:数据输入模块;矩阵转置、矩阵求逆、矩阵求积模块;求参数模块;模型计算模块;观测值与模型计算值相对误差计算模块;预测值计算模块;数据输出模块
输入变量数值,如“原始数列”等观测所得到的数据后,便自动计算出结果
4. 结论 根据南京至高淳高速公路工程中粉喷桩复合地基沉降与时间关系曲线特征,提出用灰色Verhulst模型来模拟公路沉降的方法,并给出建模步骤
对于荷载稳定时得到的观测数据可直接使用该方法进行预测
对于加载过程中得到的观测数据,可先对数据处理再使用该方法进行预测
实践证明,这种建模方法计算程序简单
且只需较少的观测数据(一般要求不少于5个)就可建模,可以得到任意时刻的沉降值,能减少长期沉降观测的时间
参考文献: [1]张国祥,朱利香地基极限承载力的灰色预测工程勘察,1998,2 [2]邓聚龙灰色控制系统武汉:华中理工大学出版社,1988 同时还反映了企业的项目管理水平的高低,本文对公路施工中的一些常见问题和项目的质量管理工作做一些探讨
关键词:公路施工;质量管理;植被保护 管理体系工程质量体现了企业的综合竞争能力,同时还反映了企业项目管理水平的高低,面对着越来越激烈的市场竞争,以及现代公路建设对施工质量的更高要求,企业怎样提高工程质量、提升企业核心竞争能力,成为了企业生存发展的重要内容
因此,探索在我国国情之下,与现代施工质量管理要求相结合的施工质量管理方式,以及建立质量保证体系的途径,就有极为重要的研究意义
笔者将结合多年的工程施工经验,探讨公路施工质量管理模式的改进与发展
1、公路施工中的常见问题 ①公路土基施工中产生的质量问题道路土基作为建设道路的根基,对于道路的质量极为关键,如果土基的质量管理不够严格,道路的施工质量就无从谈起
具体来说,这方面的问题主要体现在两点:其一,在公路施工过程中,每当遇到沟槽回填覆土中,不按相关技术规范的要求施工现象时有出现,对之后的使用竣工将产生严重的负面影响;同时,未处理干净沟槽中的水的情况也时常出现,容易造成槽内回填土含水量过高
其二,在道路施工过程当中,将翻建的沥青路面油块、混凝土块及其它大块旧料填入沟槽内进行回填的方法经常使用,这种做法容易造成造成填埋料空隙很大,如果不经过或不注重压实处理,就容易造成很多道路建成后沟槽部位在车辆行驶过程中发生沉陷
②稳定砂砾施工问题中易产生的问题稳定砂砾施工中常见的质量问题有:有的工程施工在承重层施工时不是整片摊铺、平整、碾压,而是在挖路基时,随时摊铺,这就容易导致摊铺层次不清,路面标高、平整度无法得到控制;这种干压砂砾,成型后不成板体
按照道路施工的一般要求,撼砂厚度应当在20~30cm以上,用压路机分层摊铺、碾压,但在很多施工过程中经常出现一次摊铺和碾压的现象,这种做法导致底基层砂砾密实度达不到工程要求,在这种标高和厚度无法控制的撼砂层上施工,面层的平整度无法保证,稳定层本身因此厚度不足,达不到设计技术要求;有的甚至密实度达不到,无法达到工程施工要求的整体强度,道路路面容易出现质量问题
2、加强对公路工程关键环节的质量控制 以工程监理为核心,构建功能完备的质量管理体系质量管理体系作为整个质量管理的核心,其结构的完整与否、功能的完备程度都是确保工程质量的关键,由此能够保证工程监理工作的顺利开展和施工过程的质量保证
因此,需要串联加强“三个层次”——即政府监督,项目(施工)监理和企业自检——之间的联系,明确各层次的职能,在建立公路监理制度的基础上,逐步建立、完善这三个层次组成的管理体系
在这三者的关系上,主要概括为以下几种联系:建设单位与承包单位的承包、发包关系;建设单位与监理单位之间通过协议或合同确认的的委托与被委托关系、职责权限和经济关系;监理单位与承包单位之间的监理与被监理的关系
以公路工程关键环节为管理对象加强道路施工工程的质量控制 这里所说的公路工程建设的关键环节主要包括设计、材料、施工等环节,这些环节直接关系到道路施工的质量高低,对这些环节应当切实加强质量控制工作,确保工程施工质量
加强公路施工质量监督工作质量具体来说,这部分内容可以分为以下两点:其一是要明确质量检验标准、内容和方法,要做到方法规范化、检验过程规程化、检验方法标准化、检验管理制度化,要求对原材料、半成品或成品、结构整体和部件等施工所需的工程物资进行全面检验,杜绝可能发生在在施工过程中的质量事故的出现,使工程质量达到规定的标准
而对于技术标准高、工艺较复杂的项目,要使用更加精密和标准的仪器与设备进行检验,其检验标准也应当符合设计规定的具体要求,并需经过质量监理人员的监督检查
其二是要明确检验的组织形式
具体来说,在检验的主体方面,应当全面加强专职检验、日常检验、定期和不定期的自检以及互检,并使之有机结合,发挥最大的监管功效;在检验的工程环节方面,专检人员必须对施工准备、竣工交验等各个环节,以及原材料、施工程序等核心因素进行严格检验
通过日常的施工过程积累的经验可以看出,施工人员的责任心不够,以及对规范操作意识的不到位,是造成道路施工中出现的绝大多数质量问题的主要原因,因此应当对施工人员的规范操作和责任心提出更为严格的要求
此外,还应当注重质量管理的连贯性与完整性,做到事先指导、中间检查以及成果评审和信息反馈等关键工作相结合,彻底杜绝传统质量管理中重事后把关、重工程结果,而轻过程检查,进而导致质量不过关的现象发生
参考文献: 【1】建造师考试用书
建设工程项目管理【M】.北京:中国建筑工业出版社,2004. 【2】苏寅申
桥梁施工及组织管理【M】.北京:人民交通出版社,2003.
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