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桩基础具有承载力高、沉降变形小、制作灵活方便和适用条件广泛等优点,在房屋建筑、桥梁、海洋等工程中都有广泛的应用。但桩基础的设计和计算过程比较复杂,采用手工计算费时费力且很难达到满意的效果。随着桩基础分析方法的逐步完善和计算手段的日益进步,利用计算机进行桩基础工程设计已应用开来。由于涉及优化设计的桩基础设计计算软件很少,因此,桩基础优化设计程序的开发还是具有一定的实际意义。近几年来,关于各种结构的设计、优化设计乃至于智能设计的计算机系统不断产生,其中不少己进入到实用阶段。然而,由于桩土体系的复杂性,要研制出功能较为完备、能广泛适用于一般工程条件的桩基础计算机设计系统还有不少实际困难。本文的主要研究工作如下:
(1)通过文献调研总结了现今国内外各种桩基础设计计算软件的研究使用现状及发展趋势,介绍了本文主要研究内容-桩基础优化设计程序的理论及应用现状。
(2)本文以规范《南京地区地基基础设计规范》(DGJ32/J12-2005)、《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)和《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)为理论依据,对桩基础设计方法进行分析总结,为其与优化方法的结合和程序的编写做了理论铺垫。
(3)优化设计是一种寻找确定最优设计方案的技术。通过对常用优化设计方法的对比分析,选择了遗传算法作为本文的优化算法,具体阐述了遗传算法的原理和特点,说明了一般遗传算法在解决工程结构优化设计时经常出现的非线性规划问题的适用性和求解效果;为减少优化计算量,将桩径、桩长、桩间距、承台厚度和承台配筋作为设计变量,满足强度要求、变形要求和构造要求三类约束条件;通过调整桩长、桩距、桩径等参数,本着桩基础总造价最小的目标,建立了桩基础优化设计数学模型。
(4)利用Visual Basic6.0语言良好的面向对象特性和视窗功能,以Windows为开发系统平台,编制了桩基础优化设计程序,通过工程实例验证其可行性,为设计人员提供便利;由于作者的时间和能力有限,程序还有很多不足之处,需要在今后不断完善。