隧道襯砌結(jié)構(gòu)的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計.pdf

1、隨著我國交通事業(yè)的發(fā)展，隧道建設(shè)方興未艾。但目前我國隧道設(shè)計仍以工程類比法為主，套用標準進行設(shè)計。因此，尋求一條根據(jù)隧道襯砌結(jié)構(gòu)受力特點來優(yōu)化調(diào)整隧道襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計的科學(xué)合理的途徑，對保證隧道安全，提高隧道建設(shè)投資效益是必要而迫切的。本文首次利用遺傳算法對隧道襯砌結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，研究工作及結(jié)論主要包括以下幾個部分： 1．編制了考慮隧道與圍巖共同作用的分析襯砌結(jié)構(gòu)的有限元程序 ATM。將彈性支承與彈性地基梁結(jié)合，對傳統(tǒng)的計算彈性反

2、力模型進行改進，依據(jù)彈性支承法原理和改進了的計算彈性反力模型，利用計算機語言 Fortran 編制有限元程序ATM，應(yīng)用有限元軟件ANSYS對其進行驗證。 2．根據(jù)非線性模型參數(shù)的遺傳算法估計原理，編制非線性模型參數(shù)的遺傳算法估計程序 NPE，通過算例驗證其可靠性。 3．構(gòu)建了遺傳算法對地下結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計的流程框架，首次將遺傳算法引入到隧道襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計中，研制了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的有限元模型的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計程序 GOT。建

3、立以保證安全下的材料用量最少化為目標的數(shù)學(xué)模型，采用罰函數(shù)法確定適應(yīng)度函數(shù)，將分析襯砌結(jié)構(gòu)的有限元程序ATM和遺傳算法估計程序NPE 結(jié)合，研制遺傳算法優(yōu)化設(shè)計程序GOT。 4．將隧道襯砌結(jié)構(gòu)的有限元模型的遺傳算法優(yōu)化設(shè)計程序GOT應(yīng)用于工程算例，證明該方法可以安全經(jīng)濟地優(yōu)化襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計。 5．將有限元軟件ANSYS中的一階優(yōu)化方法的優(yōu)化結(jié)果與遺傳算法優(yōu)化設(shè)計程序GOT的優(yōu)化結(jié)果進行對比分析，結(jié)論表明：用遺傳算法對隧道襯