竖向荷载作用下群桩的混沌粒子群优化设计方法研究

摘要

随着高层建筑的不断发展，桩筏基础的应用越来越广泛。桩筏基础的造价高，设计理论不成熟，同一建筑的不同设计方案的造价差异很大，因此以降低造价为目标的桩基优化设计越来越引起人们的重视。 桩基优化设计主要包括以下几个方面：桩基计算理论、优化的数学模型、优化算法、实现程序化计算。其中的任何一个方面对一种优化方法的优劣都起着十分重要的作用。 本文主要依据新的桩基设计规范(送审稿2006)中的计算理论，探讨了群桩基础的混沌粒子群优化设计方法。建立了一种既考虑混凝土的用量，又考虑钢筋用量的数学模型，比以往优化方法中的数学模型更符合实际。在优化算法方面，采用了将混沌理论与粒子群算法相结合的优化算法，在与遗传算法和简单粒子群算法的对比中显示出了其突出的优点，包括涉及的参数简单、收敛速度快、收敛效果好、可避免陷入局部最优解等。最后应用FORTRAN90软件编制了优化设计的计算程序。利用本文的优化方法和计算程序，通过对工程算例的优化分析，得出了群桩基础的各种参数对桩基造价的影响规律。 最后，利用本文提出的方法对一个工程实例进行了群桩基础的优化设计，收到了良好的效果，说明了本文的优化方法是可行的。

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文摘

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第一章绪论

1.1前言

1.2群桩优化设计研究现状

1.2.1概述

1.2.2优化设计的数学模型

1.2.3优化设计常用算法

1.3存在的问题

1.4本课题的主要工作、研究方法及意义

1.4.1本课题主要工作

1.4.2本课题研究方法

1.4.3本课题的意义

第二章群桩基础计算理论

2.1概述

2.2群桩承载力计算理论

2.2.1群桩效率系数法

2.2.2分项系数法

2.2.3新规范法

2.2.4群桩承载力验算

2.3群桩沉降计算理论

2.4筏板计算理论

2.4.1筏板抗弯强度

2.4.2筏板抗冲切强度

2.4.3筏板抗剪切强度

2.5本章小结

第三章粒子群优化算法

3.1粒子群优化算法基本原理

3.2混沌粒子群算法

3.2.1混沌理论

3.2.2基本粒子群算法的不足

3.2.3混沌粒子群优化算法

3.2.4算法测试

3.3本章小结

第四章群桩基础的混沌粒子群优化设计方法

4.1概述

4.2群桩基础优化设计模型

4.2.1优化变量

4.2.2目标函数

4.2.3约束条件

4.2.4混沌粒子群优化算法

4.3程序编制

4.3.1概述

4.3.2程序介绍

4.4算例分析

4.5有限元分析

4.6群桩参数对造价的影响规律

4.7工程算例

第五章结论与展望

5.1结论

5.2后续工作展望

参考文献

致 谢