没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
首页MATLAB编写的抗滑桩优化设计软件与微分演化算法应用
本篇毕业论文主要探讨了如何利用MATLAB编程语言开发一款针对抗滑桩设计与优化的专用软件。抗滑桩作为滑坡治理的重要支撑结构,其设计过程通常涉及复杂的推力分析、内力计算和配筋确定。传统的设计方法依赖于经验公式和反复试算,效率低下,且难以实现参数的最优选择。 论文首先阐述了MATLAB的选择理由,作为开发工具,其强大的数值计算能力和可视化界面有助于简化计算流程。作者编写了三个关键模块:滑坡推力计算模块,用于确定推力的影响;内力计算模块,用于确定桩体在滑坡作用下的受力状态;以及配筋计算模块,确保桩体的结构安全。这三个模块共同构建了抗滑桩设计的基础框架。 接下来,作者创新性地引入微分演化算法,将其应用于抗滑桩优化设计中。这不仅提升了设计的精度,还实现了连续型变量和离散型变量的优化设计,使得设计过程更具灵活性。通过交互式应用软件,用户可以直观地进行参数调整,从而找到更加经济且性能优良的解决方案。 论文的关键部分通过实际工程案例对比了新软件与其他软件的计算结果,证明了其在提高计算效率、优化效果和用户友好性方面的优势。在材料成本分析上,新的优化设计方法显著降低了整体费用,证明了其在工程实践中的价值。 这篇论文不仅介绍了基于MATLAB的抗滑桩设计软件的开发,还提出了创新的优化策略,为滑坡治理领域的工程设计提供了更为高效和精确的工具。通过优化设计,抗滑桩的性能得到了提升,满足了现代工程项目的高效需求,为滑坡防治技术的进步做出了贡献。关键词包括滑坡推力、桩体内力、桩身配筋、微分演化算法和抗滑桩优化设计,凸显了论文的核心内容。
资源详情
资源推荐
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88483030/bg10.jpg)
长安大学硕士学位论文
10
图 2.3 条块受力简图
式中:
R
i
为下滑力,其计算公式如式(2-7)所示:
iiiiwiiiii lcNAWR )sin(sin)sin(cos
(2-7)
若是引入孔隙压力比,第 i 条块的抗滑力 R
i
将会采用式(2-8)求得:
iiiiiwwiiuii lclhrArWR
tan))sincos)1(((
(2-8)
其中,r
u
表示其孔隙 压力比,其计算公式如下:
2
滑坡总面积
滑体水下面积
滑体容重滑体总体积
水的容重滑体水下体积
ru
(2-9)
其中,Nwi 表示孔隙水压力,其计算公式如下式所示:
iiiwwwi lhrN
cos
(2-10)
式中:
h
iw
第 i 条块的地下水高度(m)。
滑坡稳定性系数的求解如下式所示:
1
1
1
1
1
1
cossin
tansincos1
n
i
n
n
ij
jiii
n
i
n
n
ij
jiiDiiiui
f
TTDiAW
RLCiRArW
K
(2-11)
其中:
nnnDnnnunn LCRArWR
tansincos1
Dnnnnn TAWT
cossin
)。速度—地震加速度(重力加—
);条块的地下水流向(—第—
gA
ii
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88483030/bg11.jpg)
第二章 滑坡推力计算的 MATLAB 程序实现
11
121
1
niii
n
ij
j
式中:传递系数(第 i 块传至第 i+1 块时),即:
111 tan)sin()cos( iiiiij
(2-12)
2.3 条块的面积计算
传递系数法最重要的工作是条分,考虑水位线时,在进行滑坡推力计算之前的首要
工作是将滑体分成四边形条块,并计算水位线以上和水位线以下面积。
在计算时,已知四边形各顶点坐标,滑块的长度和倾角在已知各顶点坐标的情况下
编程很容易计算出来。滑块的面积却需要通过几何运算来求解,有很多求解滑块面积的
方法,本程序在编制中选用的是《土木工程 测量》
[58]
中所采用的多边形求解法。多边形
求解法需要首先求得多边形土体的面积,这在目前工程所采用的 CAD 工程图中通过计
算各个顶点的坐标,并不难求取。
条块面积计算如下图 2.4 所示,本示例共有四个点,将该图形四个顶点顺时针依次
编号 1、2、3、4,可得到四个点的坐标,分别为(x
1
,y
1
)、(x
2
,y
2
)、(x
3
,y
3
)、
(x
4
,y
4
)。显然,原四边形的面积等于梯形 的面积加梯形 的面积的和再
与梯形 的面积和梯形 的面积做差,如下式表示出了原四边形的面积。
图 2.4 面积计算简图
))(())(())(())((5.0 1212232314144343 xxyyxxyyxxyyxxyyA
(2-13)
整理后得式(2-14):
)()()()(5.0 314243132421 yyxyyxyyxyyxA
(2-14)
如果将各顶点投影于 y 轴,则面积为公式(2-15):
)()()()(5.0 134423312241 xxyxxyxxyxxyA
(2-15)
对于一般多边形,有以下两种情况(n 为多边形边数):
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88483030/bg12.jpg)
长安大学硕士学位论文
12
(1)若各顶点投影于 X 轴,则计算为公式(2-16)
n
i
iii
yyxA
1
11
)(
2
1
(2-16)
(2)若各顶点投影于 Y 轴,则计算为公式(2-17)
n
i
iii
xxyA
1
11
)(
2
1
(2-17)
由此可见,上述过程由典型四边形推广到任意多边形坡体,均适用于上述公式
(2-17)。本课题中求解坡体面积时,均是以此为理论进行求解的。
2.4 滑坡推力计算的程序实现
本模块的主要功能有,实现工程剖面图的导入,自动条分并计算出相应滑块的面积、
倾角、长度,计算每一条块的传递系数及下滑力 Ti、抗滑力 Ri,最后计算出滑坡稳定
性系数和布桩处滑坡剩余下滑力。计算流程图如图 2.5 所示:
开始
导入计算剖面CAD制图或点坐标
自动条分并计算条块倾角、长
度、面积等参数
按传递系数法计算滑坡推力及滑
坡稳定性系数
输出计算结果并保存到当前文件
夹
结束
图 2.5 滑坡推力计算流程图
2.4.1 编制依据
本软件的编制主要依据下列规范和手册
[59]-[64]
:
(1)DZ/T0219-2006,滑坡防治工程设计与施工技术规范[S].北京:中华人民共和
国国土资源部,2006
(2)GB50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
(3)JTJ 033-95,公路路基施工技术规范[S].北京:中国铁道出版社,1995.
(4)GB50010-2010,混凝土结构设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88483030/bg13.jpg)
第二章 滑坡推力计算的 MATLAB 程序实现
13
(5)GB50330-2013,建筑边坡工程技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.
(6)GB50007-2011,建筑地基基础设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2011.
(7)TB10025-2006,铁路路基支挡结构设计规范[S].北京:中国铁道出版社,2006.
(8)铁道部工务局组织编写.《路基》[M].北京:中国铁道出版社,1995.
2.4.2 程序编制过程
滑坡推力计算函数的输入参数可保存到以下变量中(FAI,CN,RT,RW,A,KS)
其中:FAI(条块内摩擦角),CN(滑块内聚力),RT(滑体土的重度),RW(水
的重度),A(地震加速度),KS(设计安全系数)。
返回的参数为(KF,L(i),CH(i),AZ(i),AX(i),PI(i))
其中,KF 为滑坡稳定性系数,L(i),CH(i),AZ(i)AX(i),分别为第 i
条块的长度、倾角、总面积、水位下以下条块面积,PI(i)为第 i 条块的滑坡推力。编
程按以下顺序进行,这里只放一些关键步骤的求解代码。
(1)计算每一条块的长度、倾角、面积
for i=1:(length(x)-1)
a=y3(i);
b=y3(i+1);
c=y1(i);
d=y1(i+1);
AZ(i)=abs(0.5*(x(i)-x(i+1))*(c+d-a-b));
end%条块总面积
for i=1:(length(x)-1)
a=y3(i);
b=y3(i+1);
c=y2(i);
d=y2(i+1);
AX(i)=0.5*(x(i)-x(i+1))*(c+d-a-b);
end%水位线以下条块面积
for i=1:(length(x)-1)
CH(i)=atan((y3(i)-y3(i+1))/(x(i)-x(i+1)));
L(i)=sqrt((x(i+1)-x(i))^2+(a-b)^2);
end%CH 为滑块倾角,L 为条块长度
for i=1:(length(x)-1)
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/88483030/bg14.jpg)
长安大学硕士学位论文
14
CS(i)=atan((y2(i)-y2(i+1))/(x(i)-x(i+1)));
end%CS 为水位线倾角
(2)计算滑坡稳定性系数
J(1)=1;
for i=1:(length(x)-2)
for j=i:(length(x)-2)
J=J*Fai(j);
end
JSUM(i)=J;
end%连乘
n=length(x)-1;
TN=WI(n)*(sin(CH(n))+A*cos(CH(n)))+TDi(n)
RN=(WI(n)*((1-ru(n))*cos(CH(n))-A*sin(CH(n))) -RDi(n))*tan(FAI)+CN*L(n);
s1=0;
for i=1:length(x)-2
s1=s1+((WI(i)*((1-ru(i))*cos(CH(i))-A*sin(CH(i)))-RDi(i))*tan(FAI)+CN*L(i))*JSU
M(i);
end
s2=0;
for i=1:length(x)-2
s2=s2+((WI(i)*sin(CH(i))-A*sin(CH(i)))+TDi(i))*JSUM(i);
end
KF=(s1+RN)/(s2+TN);
(3)计算每一条块的滑坡推力
NW=RW*AX;%孔隙水压力
WI=RT*AZ;%条块重力
for i=1:(length(x)-1)
TI(i)=WI(i)*(sin(CH(i))+A*cos(CH(i)))+NW(i)*sin(CS(i))*cos(CH(i)-CS(i));%下滑力
RI(i)=(WI(i)*(cos(CH(i))+A*sin(CH(i)))-NW(i)-NW(i)*sin(CS(i))*cos(CH(i)-CS(i))
)*tan(FAI)+CN*L(i);%抗滑力
RDi(i)=NW(i)*sin(CS(i))*sin(CH(i)-CS(i));%渗透压力垂直滑面的分力
TDi(i)=NW(i)*sin(CS(i))*cos(CH(i)-CS(i));%渗透压力平行滑面的分力
剩余98页未读,继续阅读
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![pdf](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083512.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![](https://csdnimg.cn/download_wenku/file_type_ask_c1.png)
![application/x-rar](https://img-home.csdnimg.cn/images/20210720083606.png)
![](https://profile-avatar.csdnimg.cn/default.jpg!1)
![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/user-vip.1c89f3c5.png)
icwx_7550592
- 粉丝: 18
- 资源: 7163
上传资源 快速赚钱
我的内容管理 收起
我的资源 快来上传第一个资源
我的收益
登录查看自己的收益我的积分 登录查看自己的积分
我的C币 登录后查看C币余额
我的收藏
我的下载
下载帮助
![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/voice.245cc511.png)
会员权益专享
最新资源
- 电力电子系统建模与控制入门
- SQL数据库基础入门:发展历程与关键概念
- DC/DC变换器动态建模与控制方法解析
- 市***专有云IaaS服务:云主机与数据库解决方案
- 紫鸟数据魔方:跨境电商选品神器,助力爆款打造
- 电力电子技术:DC-DC变换器动态模型与控制
- 视觉与实用并重:跨境电商产品开发的六重价值策略
- VB.NET三层架构下的数据库应用程序开发
- 跨境电商产品开发:关键词策略与用户痛点挖掘
- VC-MFC数据库编程技巧与实现
- 亚马逊新品开发策略:选品与市场研究
- 数据库基础知识:从数据到Visual FoxPro应用
- 计算机专业实习经验与项目总结
- Sparkle家族轻量级加密与哈希:提升IoT设备数据安全性
- SQL数据库期末考试精选题与答案解析
- H3C规模数据融合:技术探讨与应用案例解析
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035711.png)
![](https://img-home.csdnimg.cn/images/20220527035111.png)
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
![](https://csdnimg.cn/release/wenkucmsfe/public/img/green-success.6a4acb44.png)