基于改进遗传算法的基坑支护结构优化设计研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文改进遗传算法的基坑支护结构优化设计研究姓名：王俊生申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：夏元友20041101摘要深基坑支护结构是一种临时性的工程设施，其作用就是保证基坑开挖期间基坑的稳定和周边建筑物及周边环境设施的安全，支护结构的选择和设计过于保守就会造成不必要的浪费，因此在基坑工程设计中采用优化设计是十分重要的。目前我国深基坑支护结构种类很多，如何根据实际需要选择一种合适的支护结构并合理地确定支护结构的参数仍然是一个难题。本文分析了几种有代表性的支护结构并对其中的部分参数进行了讨论；研究了深基坑支护结构的几种破坏形式

2、；阐述了目前常用的几种优化设计方法，并讨论了遗传算法作为一种新兴优化方法的优越性；对深基坑支护结构建立了数学模型，并最终使用遗传算法对深基坑支护结构进行了优化研究。结果表明，遗传算法在深基坑支护结构中的优化是可行的。约束条件的处理是遗传算法应用到深基坑支护结构优化设计中的难题和重点，本文详细分析了桩撑支护结构的约束条件，采用罚函数法对约束条件进行处理并反映到适应度函数上，使其变为无约束的极小值问题，从而使遗传算法得以顺利实施。本文针对普通遗传算法的早熟和易陷入局部最优解等缺点，对普通遗传算法进行了改进，改进的内容主要为：1．采用最优保留策略的选择机

3、制，有效地保护适应度值高的染色体顺利进入下一代群体中：2．引入自适应策略的思想，染色体根据其适应度值的不同发生交叉和变异的概率不同，这样既保持了群体的多样性，又降低了适应度值高的染色体被破坏的可能性；3．遗传算法的宏观搜索能力大于局部求精能力，因此本文采用与位爬山法，结合的混合遗传算法，在遗传算法进化到一定代数或适应度达到预定闽值时，采用位爬山法继续进行局部寻优，从而增强了遗传算法的局部搜索能力，使求得的最优解更准确。本文使用Ⅵ蛐alBasic语言对改进的遗传算法进行程序设计，利用建立的基坑支护结构优化设计数学模型，对基坑工程实例进行优化设计，得到

4、了普通遗传算法和改进遗传算法的优化结果。从优化结果可以看出，经过改进的自适应策略混合遗传算法比普通遗传算法优化效果更明显，收敛时间更短。这说明本文采用的改进策略是有效的。关键词：深基坑工程优化设计遗传算法自适应策略爬山法AbstractDeepexcavationsupponingstmctureisapmVisionalestablishment．nsfunctionistoprotectthestabilityofdeepexcaVationandthesafetyofthestructuresandestablishInentsaroundt

5、hedeep髓啪ation．ItwillbewastefulifthcselectionanddesigIlofthesupponingstnlctu『eistoosafc，soOptimizationdesi印isVeryimportalltwhenwedcsi印thesupponingStnlctufeofdc印excaVatjon，CurrenUy’thetypesofsupponingsmlcturesaresomanythatitwillstillbeadifficultproblemofhowtochoiceaappropriatesu

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