路基拓宽优化设计改进粒子群算法

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1、湖南大学硕士学位论文路基拓宽优化设计改进粒子群算法姓名：严捷申请学位级别：硕士专业：岩土工程指导教师：陈昌富20080620路基拓宽优化设计改进粒子群算法摘要旧路拓宽是公路建设中一个较新的重要课题。与新建公路不同，旧路改建要求充分利用地形条件，尽可能地利用既有公路力求建设方案的经济实用，其设计的主要任务是对其进行优化和改造提高，合理使用公路支挡结构，尽量减少土石方工程量等。本文基于改进的粒子群算法对旧路拓宽优化设计进行研究，以期获得经济的设计方案，为工程实际提供参考。文章首先阐述了粒子群算法的基本思想及算法原理。结合目前常见的两类改进粒子群算法——惯性权重粒子群算法(LDW)与自适

2、应变异粒子群算法(AMPSO)，提出一种基于粒子惯性权重改进和对全局最优值进行“扰动’’来调整粒子全局搜索能力的改进粒子群算法(ModifiedPSO算法，MPSO算法)。接着，本文对两类常用的路基支挡结构：重力式挡土墙、加筋土挡墙的设计方法进行了介绍，根据造价最优原则建立各自的优化模型，采用本文改进的粒子群算法，针对不同地形情况下挡土墙的结构进行了优化设计，得出相关的造价费用曲线，通过对曲线的拟合，得到不同填土高度下两类挡土墙的墙高一造价方程，并求出了各自的经济高度。然后，本文建立了边坡土钉支护优化设计模型。基于改进的粒子群算法编制了边坡最危险滑弧面搜索程序与边坡土钉支护整体优化

3、程序。采用边坡滑弧面搜索程序，对给定条件下素土边坡的最大自稳高度及最大自稳坡角进行了探讨，得到了素土边坡高度与安全系数的关系式及边坡坡度与安全系数之间的关系式。采用边坡土钉支护程序，对不同高度、坡度下边坡的土钉加固费用进行了计算，得到了相关数据，并绘制了表格与费用曲线。最后，针对老路基为半填半挖情况时的拓宽，综合考虑单位路段内土石方工程数量、公路总占地面积、路基挡土墙、边坡稳定等因素，建立最优造价为目标函数的路基拓宽设计的优化数学模型。融合前面建立的挡土墙优化程序，得到路基拓宽的最优经济断面形式，为道路设计人员的进一步设计提供参考。关键词：路基拓宽；粒子群算法；优化设计：加筋土挡墙

4、；重力式挡土墙；土钉支护n硕士学位论文AbstractRoad—wideningisanimportantprobleminhighwayconstruction．Itdemandseconomicalandpracticalschemethatcanmakefulluseofthelandformcondition．Sooptimizationandalterationarethemaintasksinroadrebuildingdesigntoreducethecost．Inthispaper，oldroadwideningoptimizationbasedonParticle

5、SwarmOptimizationwasstudiedwiththehopetoobtaintheeconomicalschemewhichcanprovidereferenceforproject．First，arithmeticprincipleofParticleSwarmOptimizationwasexpatiatedinthepaper．BasedonLDWandAMPSO，aModifiedParticleSwarmOptimizationwasbroughtout，whichcanadjustparticle’Sglobalsearchingability．Then

6、，designingmethodofthefarmiliarsubgraderetainingstructure：gravityretainingwallandreinforcedearthretainingwallwereintroduced。Optimizationmodelswerebuiltrespectivelyforthemaccordingtothecost．WiththeModifiedParticleSwarmOptimization，retainingwalldesignswereoptimizedinconsiderofdifferentlandformcon

7、ditions．Accordingtotheacquiredcostcurve，wallheight-costequationsofthetworetainingwallswereestablishedunderdifferentfillingheight．Also，theeconomicalheightforeachwasobtained．Further,optimizationmodelofsoilnailingretainingwallwasconstructe