深基坑支护工程遗传优化设计算法.pdf

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1、深基坑支护工程遗传优化设计算法张华威，孙．国玺(广东石油化工学院，广东茂名525000)摘要：探讨了深基坑支护工程设计同混合遗传算法结合的可能性，提出一种混合遗传优化算法设计方法应用于深基坑支护工程设计，给出相应结论。关键词：优化设计；深基坑支护；遗传算法中图分类号：33512文献标识码：A文章编号：1672—4011(2010)05—0030—02TheGeneticOptimizationDesignAlgorithmforDeepFoundationPitZHANGHuawei，SUNGuoxi(GuangDongUniv

2、ersityofPetrochemicalTechnology，Maoming525000，China)Abstract：Thepaperdiscussedthedeepfoundationpite’8geneticalgorithmdesign．Throughtheanalysisofthemathematicmodelofdeepfoundationpit，algodthmisdesignedandrun．Theresultsshowthepracticalvalueofthealgorithm．Keywords：optim

3、izationdesign，deepfoundationpit，geneticalgorithm0前言深基坑支护设计问题作为深基坑工程的重要内容已经逐步成为我国建筑工程界的热点和难点问题。由于深基坑支护设计的理论不完善，模型试验、工程测试都有待进一步发展，不同的支护方案所采用的细部结构和设计参数各不相同，支护方案与细部结构的设计又相互联系，使得支护设计有较大的随意性。这种随意性带来了计算的不可靠和不稳定，所以，进行深基坑支护工程优化设计找到一组最优的设计方案、最佳的设计参数，成为目前一个研究热点课题。深基坑支护工程计算涉及很多因

4、素，每个因素之间具有互相关性，设计参数也具有离散特性。因此，深基坑支护工程中因素和因素之间的关系很难用确定的数学表达式加以描述，若用基于数学方法的传统优化模型来解决深基坑支护工程优化问题变得十分困难。遗传算法是一种概率搜索算法，但是它不是简单的随机走动，它可以有效地利用已经有的信息处理来搜索那些有希望改善解质量的串，而不局限于解的性质和空间条件。因此，把遗传优化方法引入深基坑支护工程优化设计中，可以有效克服传统优化模型的困难，但是简单的遗传算法由于固有的内部缺陷，实用效果并不理想，因此我们适当对算法进行改变，提高算法收敛性和工程

5、实用性，以解决深基坑支护工程的实用算法计算问题。1遗传算法的一般结构设p(t)和c(t)分别表示第t代的双亲和后代，Grefenstette和Baker描述的算法步骤可以作为遗传算法的一般结构：begin‘—旬：初始化P(t)；评估P(t)while不满足终止条件doI把gin重组P(t)获得C(t)；评估c(f)；从P(t)和C(t)中选择P(t+1)；t·一t+1：end2深基坑支护工程设计的数学模型深基坑支护工程的数学模型如下：F(X)=minf(X)，XEUEn，8．t．e(X)=O，v=l，2，．．．，kie(x)≤O

6、，11=1，2，．．．，m；其中：x是由xl，垃，⋯，孙组成的向量，是设计过程中要优选的设计参数，如桩径、桩长、混凝土强度等级等；min表示极小化，即以基坑支护工程总造价最小为优化目标；8．t．表示需要满足的约束条件，e(x)为等式约束条件，k为其数目；ie(X)表示不等式约束条件；m表示其数目。约束条件主要有三类：(1)设计变量约束：指设计变量本身的取值区间，亦即值域；(2)变量一致性约束：指各种设计变量之间明显存在的、相互制约的关系；(3)设计准则约束：指规范、规程中规定必须得到满足的条件。这些条件都可以采用等式或不等式数学

7、描述，即前面所说的e(X)，ie(X)。3遗传算法在深基坑支护工程设计的应用3．1简单遗传算法应用在支护工程设计根据深基坑支护工程的数学模型，以F(X)为适应度函数，选取群体规模30，交叉概率Pc=O．90，变异概率Pm=0．01。简单遗传算法的程序流程图如图1所示。输m最优解生成韧始染色体种群计算每个个体的适应度‘一，r是否最优解、＼／i竺竺选择高适应值的染色体进行复制基日3．2改进遗传算法应用在支护工程设计为提高算法的工程实用性，我们在算法中引入文化概念，对应相应的遗传策略，在染色体进化的同时也进行遗传策略的进化，最终选取最

8、合适的遗传策略完成优化结果。改进遗传算法的结构示意图如图2所示。廷色体1—Jop6FGp塾色佳2一G：NGENE．．．E

9、Gl“GENElGgNGEN-GENFIG：NGENGBNL．．E⋯匣匣E囝⋯I!J邑J：：：J!IlG瞿NiG譬NI⋯fG吾N雕“16FJ