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1、第23卷 第5期巖 土 工 程 學(xué) 報(bào)Vol.23No.52001年 9月ChineseJournalofGeotechnicalEngineeringSept.,2001遺傳算法在土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用Applicationofgeneticalgorithmsintheoptimizaionofsoil2nailbracing121賀可強(qiáng),陽(yáng)吉寶,王勝利(1.青島建筑工程學(xué)院巖土工程研究所,山東青島266033;2.上海市民防地基勘察院,上海200232)摘 要:以土釘支護(hù)的極限平衡設(shè)計(jì)方法為基礎(chǔ),用遺傳算法作為計(jì)算工具,提出了土釘支護(hù)的優(yōu)化設(shè)
2、計(jì)方法,并對(duì)計(jì)算過(guò)程進(jìn)行了編程。工程實(shí)例計(jì)算表明,該方法是進(jìn)行土釘優(yōu)化設(shè)計(jì)的有效方法。關(guān)鍵詞:土釘支護(hù);整體穩(wěn)定;遺傳算法+中圖分類號(hào):TU942文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-4548(2001)05-0567-05作者簡(jiǎn)介:賀可強(qiáng),男,1960年生,1982年畢業(yè)于河北地質(zhì)學(xué)院工程地質(zhì)專業(yè),獲學(xué)士學(xué)位,1990年在中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京)獲工學(xué)碩士學(xué)位,中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所在職博士生。現(xiàn)任青島建筑工程學(xué)院土木工程系教授,巖土工程研究所所長(zhǎng)。主要從事地質(zhì)工程及巖土工程的教學(xué)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壞。生成的下一代染色體,稱為后代(offspring)。后代1 引 言是由前一代染色體通過(guò)交叉(crossove)或變異(muta2土釘支護(hù)設(shè)計(jì)中,極限平衡分析法簡(jiǎn)單明了
5、,基本tion)運(yùn)算形成。在新一代形成中,根據(jù)適值的大小選上能夠滿足工程設(shè)計(jì)要求,因而被普遍采用。極限平擇部分后代,淘汰部分后代,從而保持種群大小為常衡法的關(guān)鍵是確定最危險(xiǎn)滑移面的形狀和位置,工程數(shù),適值高的染色體被選中的幾率高。經(jīng)過(guò)若干代后,設(shè)計(jì)中一般采用經(jīng)驗(yàn)法或試算法。這些方法不是十分算法收斂于最好的染色體。設(shè)P(t)和C(t)分別表示準(zhǔn)確,某些時(shí)候還會(huì)產(chǎn)生較大誤差,給工程帶來(lái)不安全第t代的雙親和后代,遺傳算法的一般過(guò)程可描述如隱患或造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)。如何尋求土釘支護(hù)最經(jīng)濟(jì)下:的設(shè)計(jì)方案,即確定土釘支護(hù)的布置方案使得在保證a)令t=0;安全的前提下工程
6、造價(jià)最低,是設(shè)計(jì)人員所考慮和有b)初始化P(t);待解決的重要問(wèn)題。本文采用遺傳算法求解土釘支護(hù)c)評(píng)估P(t);的優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。d)若P(t)不滿足,回到b)步;e)重組P(t)獲得C(t);f)評(píng)估C(t);2 遺傳算法基本原理g)從P(t)和C(t)中選擇P(t+1);遺傳算法(geneticalgorithms,簡(jiǎn)寫(xiě)為GA),也稱基h)t=t+1,回到e)步。因算法,是基于進(jìn)化論原理發(fā)展起來(lái)的一種模擬自然選擇和遺傳的廣為應(yīng)用的、高效的搜索與優(yōu)化方法[1～3]。遺傳算法是一種基于生物自然選擇與遺傳機(jī)3 整體穩(wěn)定性系數(shù)的計(jì)算方法與步驟理的隨機(jī)搜索法,它
7、和傳統(tǒng)的搜索算法不同,是從一組確定土釘支護(hù)的最小整體穩(wěn)定性安全系數(shù)及其對(duì)稱為種群(population)的隨機(jī)產(chǎn)生的初始解開(kāi)始其搜索應(yīng)的最危險(xiǎn)滑動(dòng)面位置,是土釘支護(hù)設(shè)計(jì)的重要任務(wù)。過(guò)程。種群中的每個(gè)個(gè)體是問(wèn)題的一個(gè)解,稱為染色滑動(dòng)面的位置和形狀決定土釘設(shè)計(jì)方案是否安全可體(chromosome)。染色體是一串符號(hào),如一個(gè)二進(jìn)制字靠。工程設(shè)計(jì)理論中最常用的土釘支護(hù)滑動(dòng)面形狀為符串。這些染色體在后續(xù)迭代中不斷進(jìn)化,稱為遺[3]傳。在每一代中用適值(fitness)來(lái)測(cè)量染色體的好收稿日期:2001-03-19?1995-2005TsinghuaTongfang
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