基于蚁群算法的抗滑桩结构造价优化设计研究.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2017年1月基于蚁群算法的抗滑桩结构造价优化设计研究张玉娇侯君君（济源职业技术学院河南济源459000）摘要：本文对蚁群算法的基本原理和应用原则进行了详细的阐述。结合相应的滑坡工程实例，使用Matlab程序编写蚁群算法程序，并对抗滑桩进行了优化，实践证明蚁群算法可以用于边坡支护结构的优化设计中，并能取得较好的经济和社会效益。关键词：优化设计；蚁群算法；抗滑桩中图分类号：TP1文献标识码：A文章编号：1673-0038（2017）04-0100-021引言st.≤g（iX）=0，（i=1，2，…，m）（3）h（iX）≤0，（m+1，…，p）传统的结构设计

2、实际上指的是结构分析，是一个假设—分式中：X为设计变量向量，F（X）为目标函数，k为目标函数析—校核—重新设计的过程。具体而言就是设计者根据用户的的个数，g（iX）为等式约束，h（iX）为不等式约束，m为等式约束需求和目的，运用自身的理论知识和实践经验，首先拟定出结构个数，P为总约束个数。的初始方案，包括结构的类型和形式、材料的选择、总体布局、施（1）设计变量。设计变量是优化设计中待确定的参数，在优化工工艺等内容，然后对结构进行强度、刚度、稳定性、振动频率等设计过程中变化的量，是结构优化的直接对象。在工程结构优化方面的计算，通过对计算结果的分析，检验该方案是否满足安全中，设

3、计变量可以是设计截面的几何参数，如构件的截面尺寸、要求，以及是否经济合理，如果不能满足上述要求，则再重新设惯性矩等，也可以是各种力学或物理特性参数，比如材料弹性模计、重新计算校核，直到满足为止。由于传统优化方法不能很好量、混凝土强度等级，还可以是柱高、梁跨等结构形状布置几何地解决现在复杂的工程结构优化设计问题，因此本文采用蚁群参数。设计变量的个数称为问题的维数，其取值可以是在连续算法进行抗滑桩优化设计。域，也可以在离散域，离散域中的值经常要符合一定的条件，如2蚁群算法混凝土结构构件截面尺寸的选取必须满足模数制等。结构优化蚁群优化算法是模拟蚂蚁觅食的原理，设计出的一种群集智设

4、计就设计的难易层次可分为截面（尺寸）优化、形状优化、拓扑能算法。蚂蚁在觅食过程中能够在其经过的路径上留下一种称（布局）优化和类型优化；按设计变量性质，可分为连续变量优化为信息素的物质，并在觅食过程中能够感知这种物质的强度，并设计和离散变量优化设计。指导自己行动方向，他们总是朝着该物质强度高的方向移动，因（2）目标函数。结构优化设计中，经常以构件重量最轻或者工此大量蚂蚁组成的集体觅食表现为一种对信息素的正反馈现程造价最低为目标函数，也可以根据具体情况以结构体积、承载象。力、自振特性、结构位移等作为相应问题的目标函数。目前直接某一条路径越短，路径上经过的蚂蚁越多，其信息素遗留的

5、解决多目标优化问题的方法还比较少，常利用的手段是把多目也就越多，信息素的浓度也就越高，蚂蚁选择这条路径的几率也标函数转化成单目标函数，或者保留一个主要的目标，将其余的就越高，由此构成的正反馈过程，从而逐渐地逼近最优路径，找目标以约束条件来对待。到最优路径。具体的相应步骤可以参考相应的参考文献。（3）约束条件。约束条件的选择直接关系到设计结果是否安3抗滑桩优化设计模型全可行，任何的疏漏都有可能对建筑物和工程的施工造成各种抗滑桩一般应设置在滑坡前缘抗滑段滑体较薄处，以便充分严重的后果，因此，合理选择约束条件至关重要。随着科学技术利用抗滑段的抗滑力，减小作用在桩上的滑坡推力，减小

6、桩的截的发展，学科之间知识的相互渗透，人们对高效的优化方法和智面和埋深，降低工程造价，并应垂直滑坡的主滑方向成排布设。能计算的要求日益迫切，并进行了广泛的探索。近几十年来，在对大型滑坡，当一排桩的抗滑力不足以平衡滑坡推力时，可布设计算机技术的推动下，以遗传算法、模拟退火算法、群体智能算两排或三排。只在少数情况下因治理滑坡的特殊需要才把桩布法为代表的各种现代优化算法不断出现，实际应用也日益广泛。设在主滑段或牵引段。这些算法对目标函数和约束条件没有严格的限制，为传统方法设计变量、目标函数和约束条件是建立数学模型的三大要难以解决的问题提供了新的思路和手段，也使一些大规模的优素，优

7、化设计就是在满足各种约束条件的情况下，找到目标函数化问题得以实现。因此，选用更加方便合理、快速有效的现代优的最大值或最小值，而相应的设计变量值即为所求。其数学模型化算法对解决工程实际问题具有非常现实的意义。具有如下的形式：4工程算例X=（x1，x2，…xn）（1）注水站滑坡位于志丹县双河乡梨树咀村，隶属于永宁采油厂minF（X）max=（f（lX），f（2X），…，f（kX））（2）双河西区采油大队。滑坡区的中心地带地理坐标为东经108°40′·100·2017年1月建材与装饰规划与设计广东省乡镇规划建设管理机制研