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1、第23卷 第5期岩 土 工 程 学 报Vol.23No.52001年 9月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringSept.,2001遗传算法在土钉支护结构优化设计中的应用Applicationofgeneticalgorithmsintheoptimizaionofsoil2nailbracing121贺可强,阳吉宝,王胜利(1.青岛建筑工程学院岩土工程研究所,山东青岛266033;2.上海市民防地基勘察院,上海200232)摘 要:以土钉支护的极限平衡设计方法为基础,用遗传算法作为计算工具,提出了土钉支护的优化设
2、计方法,并对计算过程进行了编程。工程实例计算表明,该方法是进行土钉优化设计的有效方法。关键词:土钉支护;整体稳定;遗传算法+中图分类号:TU942文献标识码:A文章编号:1000-4548(2001)05-0567-05作者简介:贺可强,男,1960年生,1982年毕业于河北地质学院工程地质专业,获学士学位,1990年在中国地质大学(北京)获工学硕士学位,中国科学院地质与地球物理研究所在职博士生。现任青岛建筑工程学院土木工程系教授,岩土工程研究所所长。主要从事地质工程及岩土工程的教学和科研工作。121HEKe2qiang,YANGJi2bao,WANGSh
3、eng2li(1.QingdaoInstituteofArchitecture&Engineering,Qingdao266033,China;2.ShanghaiCivilDefenseInstituteofGeotechnicalInvestigation,Shanghai200232,China)Abstract:Onthebasisofthelimitequilibriummethodofthesoil2nailingbracing,usingthegeneticalgorithms,wesuggestamethodwhichcanop2timiz
4、ethedesignofthesoilnail.Anexampleofthesoilnailingiscalculatedbytheproposedcomputerprograms,whichindicatesthatthismethodisfeasible.Keywords:soil2nailbracing;thewholestabilization;geneticalgorithms坏。生成的下一代染色体,称为后代(offspring)。后代1 引 言是由前一代染色体通过交叉(crossove)或变异(muta2土钉支护设计中,极限平衡分析法简单明了
5、,基本tion)运算形成。在新一代形成中,根据适值的大小选上能够满足工程设计要求,因而被普遍采用。极限平择部分后代,淘汰部分后代,从而保持种群大小为常衡法的关键是确定最危险滑移面的形状和位置,工程数,适值高的染色体被选中的几率高。经过若干代后,设计中一般采用经验法或试算法。这些方法不是十分算法收敛于最好的染色体。设P(t)和C(t)分别表示准确,某些时候还会产生较大误差,给工程带来不安全第t代的双亲和后代,遗传算法的一般过程可描述如隐患或造成经济上的浪费。如何寻求土钉支护最经济下:的设计方案,即确定土钉支护的布置方案使得在保证a)令t=0;安全的前提下工程
6、造价最低,是设计人员所考虑和有b)初始化P(t);待解决的重要问题。本文采用遗传算法求解土钉支护c)评估P(t);的优化设计问题。d)若P(t)不满足,回到b)步;e)重组P(t)获得C(t);f)评估C(t);2 遗传算法基本原理g)从P(t)和C(t)中选择P(t+1);遗传算法(geneticalgorithms,简写为GA),也称基h)t=t+1,回到e)步。因算法,是基于进化论原理发展起来的一种模拟自然选择和遗传的广为应用的、高效的搜索与优化方法[1～3]。遗传算法是一种基于生物自然选择与遗传机3 整体稳定性系数的计算方法与步骤理的随机搜索法,它
7、和传统的搜索算法不同,是从一组确定土钉支护的最小整体稳定性安全系数及其对称为种群(population)的随机产生的初始解开始其搜索应的最危险滑动面位置,是土钉支护设计的重要任务。过程。种群中的每个个体是问题的一个解,称为染色滑动面的位置和形状决定土钉设计方案是否安全可体(chromosome)。染色体是一串符号,如一个二进制字靠。工程设计理论中最常用的土钉支护滑动面形状为符串。这些染色体在后续迭代中不断进化,称为遗[3]传。在每一代中用适值(fitness)来测量染色体的好收稿日期:2001-03-19©1995-2005TsinghuaTongfang
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