论文总字数：20041字

摘 要

本文首先对桩的发展背景、研究方法以及研究现状作了简单的介绍，并阐述了突变理论和桩基模型的关系，表明了突变模型对于单桩承载力的预测是可行的。然后推导出折迭突变模型在单桩承载力预测中的标准形式，应用灰色理论进行参数估计以及PSO算法对其参数进行优化。最后通过对工程实例中静载试验数据与PSO-折迭突变模型的预测数据的对比分析得出以下主要结论:

1. 通过研究单桩承载力的特点得出，可以用PSO-折迭突变模型进行描述和预测其极限单桩承载力。
2. 粒子群优化（PSO）算法对于降低误差有着显著的作用，可以求解优化参数。
3. 运用PSO-折迭突变模型进行单桩承载力预测时，随着荷载级数的增加其预测精度也不断提高，并且对于钻孔灌注桩和管桩均有较好的预测效果。

关键词：单桩承载力 粒子群优化 折迭突变 预测

Single pile bearing capacity prediction research

based on PSO - Fold Catastrophic Model  

Abstract

This paper first to the pile of history, mechanical characteristics, classification, and the method to determine the bearing capacity of single pile, and research status are introduced,and Catastrophe Theory is introduced and its application in the fields of precedent, the mutation model on the feasibility of the application of the single pile bearing Capacity Prediction is analyzed.Then derives its point mutations in single pile bearing Capacity Prediction of standard form, and uses the Grey Model to estimate parameters and PSO algorithm to optimize the parameters.Finally through the static load test data in engineering example with PSO - Fold Catastrophic Model of the forecast data comparison and analysis of the following main conclusions:

1、According to the loading characteristics of single pile bearing capacity, we can use PSO - Fold Catastrophic Model to describe and predict its limit bearing capacity of single pile.

2、Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm can effectively reduce the parameters of the model error, and get the global optimal solution.

3、when we use the PSO - Fold Catastrophic Model for single pile bearing capacity prediction, with the increase of the load series its prediction accuracy also constantly improve, and for the bored piles and pile has good prediction effect.

Keywords:Single pile bearing capacity; Particle Swarm Optimization; Fold catastrophic; prediction

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究现状及方法 1

1.2.1 试验方法 1

1.2.2 经验公式法、理论分析法与其它方法 2

1.2 研究目的和手段 3

第二章 折迭突变理论 5

2.1 突变理论简介 5

2.2 突变理论的研究对象 5

2.3 突变的类型 6

2.4折迭突变模型 7

2.4.1 桩的本构关系及其失稳性 7

2.4.3折迭突变模型 8

第三章 PSO算法介绍及公式代码计算 10

3.1突变模型的求解 10

3.1.1 求解待定系数 10

3.1.2 算法代码 10

3.2 基于PSO算法的参数优化 11

3.2.1 PSO算法简介 11

3.2.2 PSO算法优化推导 12

3.3 1stOpt 基础及简介 14

第四章 工程实例 16

4.1 工程概况 16

4.2单桩静载试验 16

4.3 基于PSO-折迭突变模型的计算模拟 18

4.4 其他桩型的实例验证 21

第五章 结语 26

参考文献 27

致谢 29

第一章 绪论

自改革开放来，我国经济建设进程大幅度加快，全国各地区交通压力增大，尤其对于沿海地区，高速公路的发展已完全不能满足经济发展的需求，高速公路的扩容已刻不容缓^[1]。自1997年迄今，杭甬、沪宁已率先对高速公路进行了拓宽。但是由于沿海地区土质条件的不良性，拓宽工程存在着许多隐形危害，所以公路拓宽成败的关键在于路基的处理。当下解决拓宽工程中软土地基问题有很多方法，而预应力管桩因为处理成效好、沉降差小、施工方便等优越性被广大地区使用^[2]。

1.1 研究现状及方法

确定单桩承载力复杂之处在于它和众多因素有关，桩长、桩受荷方式等都是常见的影响因素。目前，确定桩基竖向极限承载力的常见方法有试验方法、理论分析方法、经验公式法、其他学科方法^[5]。二十世纪九十年代以来，工程建设与技术逐步提高，桩基的设计水平也得到很大的提升^[6]。

1.2.1 试验方法

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