基于遗传算法的重力式挡土墙优化设计

将遗传算法应用于重力式挡土墙截面优化设计问题的求解,并在此基础上建立了重力式挡土墙截面优化的数学模型.采用二进制编码,通过执行遗传算法的选择、交叉和变异算子,实现对重力式挡土墙截面的优化设计.算例结果表明,该优化算法用于重力式挡土墙截面优化设计是有效可行的.     

重力式挡土墙截面的优化研究

以重力式挡土墙截面面积为目标函数,以抗滑移和抗倾覆稳定性、基底应力及相关构造要求为约束条件,建立了其数学模型。借助Matlab的模式搜索工具对挡土墙截面面积进行优化计算,在验证其结果正确的基础上,与已有文献计算结果进行了比较,结果表明,模式搜索算法具有较强的寻优能力,实现了对挡土墙截面的优化计算,优化效果是显著的,可推广应用于工程设计。     

特殊截面抗滑桩受力特征与土拱效应分析

对于传统矩形截面抗滑桩的受力而言,由于混凝土抗压不抗拉的力学性质,使截面受拉区的混凝土没有发挥出最大效用。通过对矩形截面形状的改变,即把受拉区面积减小和受压区面积增大,进一步利用了混凝土在截面中的抗压性能,使得抗滑桩截面的抗弯承载力和抗弯刚度都得到了提升,并通过计算,验证了此说法。截面形状的改变,也使得桩间土拱受力发生了改变,即从以前的一个土拱,变为了由一个主要拱和一个次要拱来共同承担,对桩间土拱效应有一定增强。通过对矩形截面和特殊截面抗滑桩的数值模拟对比分析,论证了桩间土拱效应在截面改变后得到增强的观点,也表明特殊截面抗滑桩降低了土体从桩间滑出的可能性,可为抗滑桩的传统设计提供理论参考。     

护坡桩截面刚度对桩锚支护体系的影响研究

依托北京某基坑工程,针对桩锚支护结构,采用理论分析、计算对比的方法,研究了护坡桩截面刚度对桩锚支护结构的力学性状与形变的影响,给出了优化护坡桩截面刚度的建议。通过数值模拟计算以及实际工程的监测验证了截面刚度优化后支护体系的稳定性。     

X形桩桩土相互作用对截面形状的力学响应

现浇X形混凝土桩（简称XCC桩）是一种新型的异形截面桩,其桩土相互作用明显受截面形状的影响。前期已通过平衡分析法推导得到了考虑XCC桩截面形状的单桩荷载传递计算方法,但控制桩土相互作用的一个重要参数即桩土剪切作用系数对截面几何形状的力学响应尚未得到系统的研究。文中分析了桩土剪切作用系数对不同荷载形式下XCC桩3个截面控制参数（外包圆半径R、开弧间距2a、开弧角?X）的影响,并与等截面面积的圆形桩进行了对比。分析结果表明,截面参数变化时,桩土相互作用也随之变化,在截面面积、周长和桩土剪切作用的共同作用下桩身轴力随外包圆半径和开弧角度的增大而减小,随开弧间距的增大而增大,且始终小于等截面面积的圆形桩。     

重力式挡土墙的截面优化设计研究

以重力式挡土墙的截面面积为目标函数,以满足挡墙稳定条件和地基承载力条件为约束,将挡土墙最优截面尺寸的选取问题转化为一个带约束的非线性最优化问题,用乘子法求解,编制了相应的计算程序。基于该计算程序选取不同参数进行计算比较,分析了不同参数取值对最优截面面积的影响。通过一个工程实例的应用,验证了其优化成果是可观的。     

重力式挡土墙断面设计的优化

为解决挡土墙断面设计指标计算较为繁琐:难以得出最佳结果的问题,以重力式垂直挡土墙断面设计的顶宽和底宽两个主要指标为变量,断面面积最小为目标,按抗滑、抗倾覆性、墙基应力和挡土要求的计算公式,建立非线性优化的数学模型,并应用于贵州省织金县大新桥水利枢纽工程的挡土墙断面设计,采用Excel对建立的数学模型进行求解,得出断面面积最小的各项优化指标。     

基于有限差分法的抗滑桩计算机辅助设计

基于地基系数“m-m”法、“m-k”法、“k-k”法的原理,考虑桩顶和桩底边界条件以及桩在滑动面处位移、转角、弯矩和剪力的连续条件,可解得桩身各节点的位移和内力,提出了进行抗滑桩全桩内力计算的有限差分法。根据差分方程并用VB6.0编制了实用的计算程序,既可避免繁琐的查表计算,提高计算速度,又可提高计算精度,直观生动,真正实现了人机交互,在界面的引导下,设计人员可完成全部计算,并绘出内力图形和抗滑桩截面配筋图,使设计更方便快捷,该软件可以极大地提高生产效率,降低工程造价,从而实现抗滑桩的优化设计。最后采用上述方法对某滑坡的悬臂抗滑桩进行了设计与计算。     

大直径变径桩竖向承载特性模型试验研究(I)

变径桩在桥梁桩基和软土地基处理得到了一定程度的应用,对其承载特性和工作机制的研究十分必要。通过室内大型模型试验,对大直径变截面单桩的荷载与沉降关系、桩侧摩阻力分布形式、桩身内力和桩端、变截面处的破坏模式等问题进行了探讨,试验结果表明,在桩顶截面相同的情况下,变截面桩竖向承载特性受变截面比影响显著,变截面比越小,竖向极限承载力越小。模型试验P-S曲线不存在最优变截面比,变截面比设计受桩横向受力特性的控制。变截面处土体挤土效应的发挥是以牺牲桩顶位移为代价,在只有到达一定桩身位移时,才体现明显的挤土效应,使承载力提高。     

现浇薄壁管桩低应变动力检测适应性探讨

现浇薄壁管桩是一种大直径的管桩,在低应变检测时必然存在平截面假定不满足以及桩头三维效应的问题。无桩帽管桩低应变检测时由于激发了非轴对称的弯曲模态,并不是达到一定的深度平截面假定就会满足,各截面不同的点会受到不同程度的高频干扰,桩顶90°点受到了较小的高频干扰,低应变检测时激振点与传感器夹角为90°时更容易得到清晰的反射波信号。解析解和有限元解的结果均表明,带帽桩在桩帽的动力响应信号能看到明显的桩底反射和缺陷反射时距离桩心不同点上所感受的高频干扰的频率一样,速度振幅不同,距桩心0.50 （ 为桩半径）的点受到最小的干扰。     

深基坑支护结构设计的优化方法

对深基坑支护方案和所选支护类型细部结构的设计计算两个方面的优化进行了探讨。运用多目标决策模糊集理论和层次分析法来优选具有多种属性和模糊特性的深基坑支护方案。通过确定决策变量、目标函数、约束条件（如强度、尺寸、位移等）和优化算法等来优选所选定的支护类型细部结构,达到成本最低的目的。利用软件Matlab 6.5比较容易求解这样一个非线性有约束的多元函数的最小值。工程实例研究表明：在优化深基坑支护方案和支护类型的细部结构方面有很好的效果。     

内撑式排桩支护结构的设计优化研究

在分析内撑式排桩支护结构受力特性和设计优化空间的基础上,基于满应力设计基本思想,建立了支护桩－内支撑（节点）部位的设计优化数学模型,提出了用于求解该（节点）部位局部优化解的新的目标函数 和相应的设计优化判据,推导并比较了钢筋混凝土内支撑等效轴向抗压容许应力 和支护桩等效抗弯容许应力 的3种取值方法,并以杭州某基坑支护应用为例作了介绍。可供同类基坑支护设计优化时借鉴。     

库水条件下滑坡体与挡墙相互作用研究

基于鹤峰乡场镇滑坡地质模型,利用有限差分法FLAC3D分析库水作用下滑坡体和挡墙结构的相互作用,得到了较好的数值模拟结果。研究结果表明：①挡墙墙踵处产生局部拉应力;②剪应变增量沿挡墙和基岩的“薄弱接触面”由墙背向墙面推移式发展（即呈“>”发展模式）;③滑坡体和挡墙有共同的变形趋势,上部变形大,下部较小,位移等值线相互平行以及浅层滑坡对挡墙造成“层状破坏”;④滑坡发生浅层滑移,滑坡和挡墙的稳定性降低。提出以位移指标评价库水条件下挡墙的抗滑稳定性和抗倾覆稳定性,并确定挡墙的临界宽度,在此基础上对挡墙结构进行优化设计,提高滑体和挡墙的稳定性,其结果为地质灾害的防治和工程设计提供理论指导。     

混沌优化算法在土质边坡稳定性分析中的应用

确定边坡最危险滑动面并计算与之相对应的安全系数是边坡支护的重要任务。本文结合简化Bishop法,用一种新的智能优化算法混沌优化算法来搜索全局最优解。该方法利用混沌运动本身具有遍历性、随机性、规律性等内在特点,能在一定范围内按其自身规律不重复地遍历所有状态,易于跳出局部最优解,具有很强的全局搜索能力。通过坡高为12.3m的某电厂三层土质边坡的典型算例分析,并和遗传算法、枚举法计算结果对比可知,计算结果超于一致,其差值接近于0,因此混沌优化算法能在很高精度下搜索到全局最优解,能很好地解决边坡稳定性分析中的优化问题。     

挡土墙截面设计直接计算方法

在满足挡土墙地基承载力验算要求的基础上,推导了抗倾覆安全系数的允许取值范围表达式,同时将相关参数用截面底部宽度进行表示,并给出了换算系数的关系曲线图,进而结合抗滑移稳定性要求直接进行挡土墙截面设计。算例表明,该方法简捷直观且结果可靠,可供设计人员参考。     

深基坑开挖中桩墙体系支护的结构优化设计

针对桩墙加内支撑这种支护型式在常规支护结构设计中所存在的不足,提出了一种优化设计方法,通过决策变量、约束条件、目标函数、优化算法的确立以及计算机程序的编制,成功实现了桩墙体系支护结构的参数优化设计。     

高拱坝施工初-中期导流风险模型及应用

面向工程设计阶段,采用高拱坝施工动态仿真技术获取施工初-中期挡水度汛面貌数据,综合考虑水文、水力随机性因素,构建高拱坝施工初-中期导流风险模型,提出采用Monte Carlo方法耦合挡水度汛面貌数据和主要随机因素进行风险模型求解的方法。基于风险分析原理提出了导流洞设计的风险判别方法,给出导流洞尺寸设计优化的数学模型和具体步骤。通过金沙江上游某高拱坝工程案例分析的结果表明:所提风险模型及求解方法是适用的、有效的,该模型能够得到整个施工初-中期导流风险率,较为客观地反映高拱坝施工中期度汛可能存在的两种挡水情况,克服了初期导流风险模型的局限性;施工中期导流风险率随导流洞尺寸增大而减小,导流洞尺寸设计的可行方案集存在界限,即优化方案。研究成果可为高拱坝施工导流的风险决策和设计优化提供理论支撑。     

坑中坑挡土墙变形内力分析

现代基坑工程中出现坑中坑的情况越来越普遍,设计需要对坑中坑的桩墙围护进行结构分析。坑中坑的外围基坑与内部基坑的桩墙存在相互影响,因此,坑中坑的桩墙围护结构受力分析相对而言更加复杂。针对这种坑中坑内、外桩墙的复杂受力情况,提出了坑中坑桩墙围护结构的弹性支点法联合求解模型,通过对内、外桩墙间有限土体的地基弹簧刚度的求解,使该模型可以解决坑中坑桩墙的内力变形计算问题。具体的坑中坑工程实例分析表明,采用弹性支点法联合求解模型得到的围护结构变形、内力与工程实际比较吻合,研究成果具有一定理论与工程实用意义。