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基于遗传算法的排桩式锚杆挡墙优化设计

林义锋  
【摘要】: 排桩式锚杆挡墙是一种在土质边坡中应用非常广泛的支护结构形式,但随着建设规模的不断扩大,边坡工程复杂性增强,对边坡治理技术的要求和边坡工程的费用也不断提高,因此,在边坡治理中我们应该提倡优化设计,寻求一种安全、经济、可行的方案,减少费用支出,提高工程的经济效益。 本文首先介绍了目前几种常用的边坡支挡型式,着重描述了排桩式锚杆挡墙的基本构造。同时阐释了遗传算法的基本原理和基本步骤,说明了当前遗传算法的主要运用领域。然后介绍了排桩式锚杆挡墙的设计计算理论,引入一种新的土压力计算公式——普朗特尔滑动面土压力公式,针对单支点和多支点排桩锚杆挡墙设计分别可以采用等值梁法、连续梁法、弹性地基梁有限元法等对支挡结构进行内力计算。其次,针对常规的排桩锚杆挡墙的设计方法计算复杂,而且难易获得安全可靠、经济合理的设计方案,提出了基于遗传算法的土质边坡排桩锚杆挡墙的优化设计方法,依据遗传算法的基本原理建立了双支点排桩锚杆挡墙优化的数学模型,以锚杆挡墙每延米的综合造价为目标函数,桩锚挡墙的各种强度和构造要求作为约束条件。最后通过MATLAB语言程序编制了普朗特尔滑动面土压力计算程序(tuyali.mat),并采用MATLAB遗传算法工具箱实现了基于遗传算法的排桩式锚杆挡墙的优化设计。 通过工程实例分析证实,采用遗传算法对排桩锚杆挡墙进行优化设计可以解决传统优化陷入局部解的问题,不仅可以使设计变量得到智能优化,还可以得到安全可靠、经济合理的设计方案,从而对整个锚杆支挡结构的优化设计都有一定的指导意义。


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