基于改進(jìn)遺傳算法的開敞域高樁墩式碼頭基樁布置優(yōu)化.pdf

1、開敞域高樁墩式碼頭是深水碼頭的一種重要結(jié)構(gòu)形式，其設(shè)計(jì)計(jì)算涉及波浪與建筑物的相互作用、樁-土相互作用、結(jié)構(gòu)空間受力分析等方面，相關(guān)設(shè)計(jì)理論尚不完善。這種結(jié)構(gòu)多建于水深浪大的海域，基樁多采用鋼管樁，基樁布置的優(yōu)劣、受力條件的好壞直接關(guān)系到碼頭的穩(wěn)定性和投資效益，有必要選用適當(dāng)?shù)姆椒▽?duì)基樁的布置進(jìn)行優(yōu)化，使基樁整體受力均勻，每根基樁盡其所能，間接降低工程造價(jià)。 本文應(yīng)用大型通用有限元軟件ANSYS建立碼頭結(jié)構(gòu)三維有限元模型，以陳山化

2、工料碼頭工程為例，采用一種改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法開展開敞域高樁墩式碼頭基樁優(yōu)化布置研究，編制了將遺傳算法與有限元融為一體的優(yōu)化程序。主要研究工作如下： 1.選用三階Stokes波理論計(jì)算推進(jìn)波波浪要素，采用立波理論模擬作用于墩臺(tái)前的側(cè)壓力，利用交通部第一航務(wù)勘察設(shè)計(jì)院推薦的公式計(jì)算作用于墩臺(tái)底部的浮托力，采用實(shí)際工程中常用的Morison公式計(jì)算作用在基樁上的波浪力。 2.采用線彈性地基反力法描述橫向力作用下樁-土之間的相

3、互作用，應(yīng)用ANSYS的APDL語言建立碼頭結(jié)構(gòu)的三維有限元模型，對(duì)承受波浪荷載作用的高樁墩式碼頭進(jìn)行數(shù)值分析，為優(yōu)化工作提供必要的數(shù)據(jù)。 3.建立以基樁空間位置參數(shù)為設(shè)計(jì)變量，以基樁軸力和基樁泥面處水平位移的組合標(biāo)準(zhǔn)差為目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型。 4.結(jié)合算例，選用一種改進(jìn)的自適應(yīng)遺傳算法，利用MATLAB編寫優(yōu)化程序?qū)﹂_敞域高樁墩式碼頭基樁布置進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)果表明，優(yōu)化后基樁受力均勻情況較優(yōu)化前有大幅度改進(jìn)，且可以減少