[发明专利]一种基于遗传算法及基因表达式编程的复合地基智能设计方法

权利要求书

1.一种基于遗传算法及基因表达式编程的复合地基智能设计方法，其特征在于，包括步骤：

S10、建立样本数据集：初步确定复合地基设计参数，所述复合地基设计参数包括土体参数和桩体参数，基于所述复合地基设计参数通过参数化建模建立数值模型；

根据试验数据对所述数值模型进行验证，采用批处理方法获取样本数据集；所述样本数据集的每个样本具有多个样本特征和样本标签，所述样本特征为设计参数，样本标签为设计控制参数，所述设计控制参数包括承载力和/或沉降量；

S20、根据所述设计控制参数，对所述样本数据集中的样本特征进行筛选，确定出影响设计控制参数的关键设计参数；

S30、基于基因表达式编程算法确定出所述关键设计参数与设计控制参数之间的函数关系模型；

S40、根据工程实际条件，对待建设复合地基设计参数分类；其中，土体参数为确定性参数，桩体参数为可优化参数；

S50、建立遗传算法模型，接收输入的确定性参数集中确定性参数的值，根据工程经验和待建设复合地基设计控制参数设定可优化参数集中每个可优化参数的取值范围；

S60、根据待建设复合地基设计控制参数，随机选取n-a个可优化参数，在所述取值范围内随机确定该n-a个可优化参数的值，根据步骤S30中得到的函数关系模型计算剩余的a个可优化参数的值；所述a的值与待建设复合地基设计控制参数的个数一致；a和n为正整数，且n-a≥1；

判断剩余的a个可优化参数的值是否处于设定取值范围内；

若是，则生成一个个体；

若否，则重新初始化选定的(n-a)个可优化参数的值，直至随机生成和求解得到所有参数均处于设定取值范围内，则生成一个个体；

重复步骤S60中的上述过程生成多个个体，基于得到的多个个体建立初代种群；其中，初代种群内每个个体均满足设定的设计控制参数要求；

根据项目选定的工程造价评估模型，计算所述初代种群内每个个体对应的工程造价指标；

基于所述遗传算法模型，将遗传操作作用于所述初代种群，所述遗传操作包括选择算子、交叉算子和变异算子，其中变异算子需设定变异后参数值在最初设定的取值范围内；

在遗传操作后产生下一代种群，若最优个体出现适应度函数值小于设定阈值时或者迭代次数达到预设值时，算法终止，得到同时满足设计控制参数要求以及造价优化的待建设复合地基设计参数。

2.根据权利要求1所述的复合地基智能设计方法，其特征在于，若所述设计控制参数为地基承载力或沉降量单变量，则a＝1，若所述设计控制参数为地基承载力和沉降量双变量控制，则a＝2。

3.根据权利要求1所述的复合地基智能设计方法，其特征在于，所述步骤S30包括：S31、根据所述关键设计参数与地基承载力和/或沉降量之间的相关机理分析确定个体基因型的功能符号；所述功能符号包括+、-、*、/、开平方及乘方；

将关键设计参数和常数作为个体基因型的终端符号；

根据得到的功能符号和终端符号组成个体基因型的头部，将得到的终端符号组成个体基因型的尾部；其中，头部h₁和尾部t₁的长度满足关系t_l＝h_l×(n₁-1)+1，n₁表示构成染色体的函数符号集中的功能符号所带的最大参数条目数；

重复上述步骤S31，生成多个个体基因型组成的初始种群；

S32、将所述基因型转换为表达式树，再将所述表达式树转换为代数式，根据所述代数式计算得到地基承载力和/或沉降量的预测值；

S33、根据所述地基承载力和/或沉降量的预测值、实际值、平均预测值及平均实际值，利用适应度函数计算个体的适应度；

S34、判断所述个体的适应度是否达到第一预设适应度阈值；

S35、若是，则启动最小二乘法对第一预设适应度阈值对应的个体中的常数进行优化；

S36、若所述个体的适应度达到目标适应度或迭代次数达到预设迭代次数，则程序停止，得到关键设计参数与复合地基承载力和沉降量之间的函数关系模型。