基于混沌粒子群算法的抗滑桩结构稳健优化设计研究

传统的抗滑桩设计方法都是根据经验采用试算的方法进行验算式设计，结果通常偏于保守，且计算工作繁重，因此结合计算机和现代结构优化技术进行抗滑桩结构优化设计非常必要。在室内模型试验分析的基础上，研究桩位、桩距变化对抗滑桩结构内力的变化规律，给出桩位和桩距合理变化范围；综合考虑桩位、桩长、桩距、截面尺寸等多因素对抗滑桩结构设计和成本的影响，建立成本目标函数和约束条件；利用混沌算法随机性遍历性规律性提高粒子群全局搜索能力及收敛速度和精度的优点，采用基于混沌粒子群算法，运用结构稳健优化设计方法，充分考虑各设计参数的不确定性或模糊性对结构的影响，建立抗滑桩优化设计模型，编制抗滑桩优化设计软件，结合现场实测数据和数值模拟对比分析现场优化设计结果从而验证和完善优化模型，实现抗滑桩整体优化设计，节约工程成本。研究成果对工程抗滑桩设计有重要理论意义与工程应用价值。

传统的抗滑桩设计方法都是根据经验采用试算的方法进行验算式设计，结果通常偏于保守，且较少结合结构受力本身考虑优化问题，因此结合计算机和现代结构优化技术进行抗滑桩结构优化设计非常必要。采用现场监测、室内模型试验和数值模拟相结合的方法，以现场铁路工程桩板墙为研究对象，进行了土压力、边坡位移和钢筋应力等现场监测；以现场桩板墙为原型，按相似原理进行了室内模型试验，并在这两者基础上建立了数值模拟模型，对桩距等设计参数改变下桩板墙结构的变化规律进行了分析；在此基础上，综合考虑分析各设计参数对抗滑桩结构设计和成本的影响，以成本造价为目标函数，以桩长、桩距、截面宽高、配筋、桩位等为设计变量，以规范、结构强度和地基强度限值为约束条件，利用混沌算法随机性遍历性规律性提高粒子群全局搜索能力、收敛速度和精度的优点，采用混沌粒子群算法，运用结构稳健优化设计理论，建立了抗滑桩优化设计模型，开发了抗滑桩优化设计程序，工程实例应用表明，抗滑桩（桩板墙）采用优化设计可节约工程成本。研究成果对工程抗滑桩设计有重要理论意义与工程应用价值。