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随着济南地区高层建筑的蓬勃发展,承受竖向荷载的桩基础由于其巨大的工程实用价值而被广泛应用;作为检验桩基础质量的一个重要指标——单桩竖向承载力受到岩土工程技术人员的高度关注。目前,济南地区仍将静载荷实验和CASE法等现场实验作为确定单桩竖向承载力的主要方法。可是这两种方法的众多缺陷限制了它们在桩基础工程中的应用。半经验半理论公式固然可以用于确定单桩的承载力,但这些公式假设条件太多,不符合济南的实际情况。因此,本文在充分调研济南地区基桩测试资料的基础上,建立一种智能化的模型——遗传-BP神经网络模型来预测单桩竖向承载力。
本文首先介绍了国内外关于单桩竖向承载力的研究现状,系统的分析了当前各主要的确定单桩竖向承载力方法的优缺点,指出当前研究新方法的必要性。
其次,在总结前人经验的基础上,依据所收集的100多棵试桩资料,经过拟合和对比等处理方法,定性的分析了影响单桩竖向承载力的主要因素:桩长径比、桩身材料强度、桩周土的工程性质,桩端土的工程性质,桩端入持力层厚度、施工工艺和时间效应等。
再次,针对济南地区单桩竖向承载力的特点,以遗传算法和BP神经网络为主要技术手段,建立了预测单桩竖向承载力的神经网络模型,并利用遗传算法优化BP神经网络的权值和阀值,在该模型中进行建模和预测的创新研究。在研究中,初步选取单桩竖向承载力的8个主要影响因素作为输入神经元,和单桩竖向承载力作为输出神经元,建立一个8-17-1的人工神经网络模型。为了实现该模型,本文采用MATLAB语言进行编译程序和求解。
最后,利用所收集的济南地区试桩资料作为样本训练该遗传-BP神经网络预测模型,并对该地区另外13棵试验桩作仿真预测,将预测结果与实际检测值比较,结果表明,其相对误差都在15%以内,证明所建的预测模型比较符合实际,具有一定的理论研究和实用价值。