亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        響應(yīng)面法在瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

        2016-01-07 03:02:56董喆
        交通科技 2015年2期
        關(guān)鍵詞:面法結(jié)構(gòu)層遺傳算法

        響應(yīng)面法在瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化中的應(yīng)用

        董喆

        (河北省高速公路廊坊北三縣管理處廊坊065000)

        摘要基于Plackett-Burman 多因素篩選設(shè)計(jì)方法確定響應(yīng)面的待定系數(shù),分析影響路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指標(biāo)的關(guān)鍵因素,用最陡爬坡試驗(yàn)逼近關(guān)鍵因素的最大響應(yīng)區(qū)域,應(yīng)用響應(yīng)面法以費(fèi)用最低、彎沉和設(shè)計(jì)層層底最大拉應(yīng)力最接近設(shè)計(jì)值為目標(biāo)對(duì)路面結(jié)構(gòu)各個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,得到各路面結(jié)構(gòu)參數(shù)的最佳取值。通過該方法與其他路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法的特點(diǎn)綜合比較,可知,響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法可在保證結(jié)構(gòu)可靠性前提下實(shí)現(xiàn)對(duì)費(fèi)用的優(yōu)化,并且可操作性較遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)法簡(jiǎn)便。

        關(guān)鍵詞路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)響應(yīng)面法優(yōu)化設(shè)計(jì)

        DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.02.030

        收稿日期:2014-10-15

        路面結(jié)構(gòu)尤其是高速公路瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),需要輸入多種設(shè)計(jì)參數(shù)。例如,各結(jié)構(gòu)層厚度、模量等,這些參數(shù)在一定的范圍內(nèi)可以任意取值,這樣使得設(shè)計(jì)人員選擇的路面結(jié)構(gòu)方案很多。如何在眾多的路面結(jié)構(gòu)中選出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案,是一個(gè)十分困難的問題。因此,在路面結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和選擇過程中,很多公路設(shè)計(jì)人員往往憑借的是個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展,有必要對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化選擇,以使得公路的工程質(zhì)量、服務(wù)性能和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到和諧統(tǒng)一。為此,已有工程人員和學(xué)者提出了各種路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法。例如,胡存亮[1]專門針對(duì)沿海高速路基路面優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行了研究,考慮沿海高速河北段工程地質(zhì)、水文特點(diǎn),對(duì)路基填筑高度、路基斷面形式、路基填料選擇等方面進(jìn)行詳細(xì)研究。然而該文獻(xiàn)未對(duì)具體優(yōu)化方法、過程詳細(xì)闡述,更偏向于具體工程施工,不具有普遍適用性。胡霞光等[2]利用均勻設(shè)計(jì)方法進(jìn)行路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化。綜合考慮路面初期建設(shè)費(fèi)用、養(yǎng)護(hù)維修費(fèi)用與用戶費(fèi)用及路面殘值, 并以此為目標(biāo)函數(shù), 建立瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)模型,并且編制了相應(yīng)求解程序。這種方法精確程度高,計(jì)算機(jī)程序仿真取得了較好的效果,但計(jì)算機(jī)程序的編寫給工程設(shè)計(jì)人員帶來(lái)不便。長(zhǎng)江大學(xué)的黃文雄等[3]將遺傳算法應(yīng)用于路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì),通過對(duì)瀝青路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行二進(jìn)制編碼,應(yīng)用遺傳算法對(duì)路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì),遺傳算法作為一種廣泛應(yīng)用的優(yōu)化算法,具有較好的優(yōu)化性能,然而其缺點(diǎn)是容易陷入局部最優(yōu)且收斂速度慢的缺點(diǎn)。許新權(quán)[4]應(yīng)用模糊理論對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià),對(duì)提出的4種路面結(jié)構(gòu)性能的分析,考慮甘肅省的氣候、交通、地理、筑路材料、經(jīng)濟(jì)性、路面壽命,應(yīng)用模糊評(píng)判模型對(duì)4 種路面結(jié)構(gòu)在甘肅河西地區(qū)進(jìn)行了綜合性能評(píng)價(jià), 并推薦了最優(yōu)的路面結(jié)構(gòu),提供了路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)選模型。該方法需要較高的數(shù)學(xué)基礎(chǔ),難以在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

        本文旨在利用響應(yīng)面法對(duì)路面結(jié)構(gòu)影響因素進(jìn)行分析優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)了對(duì)路面結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)的分析優(yōu)化,通過實(shí)例說(shuō)明該方案計(jì)算過程,證明該方法的可行性和有效性。

        1響應(yīng)面原理

        優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本思想是,建立一種關(guān)于設(shè)計(jì)變量的數(shù)學(xué)模型,使其在滿足約束條件的前提下按照某種方式搜索范圍內(nèi)能夠使目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)的最優(yōu)結(jié)果。響應(yīng)面優(yōu)化方法的原理:假設(shè)目標(biāo)Z存在相關(guān)的n個(gè)設(shè)計(jì)變量(x1,x2,…,xn),可以用一種不明確的函數(shù)確定他們之間的關(guān)系,記為Z=g(x1,x2,…,xm),而把他們之間的關(guān)系用一個(gè)二次曲面描述[5]

        (1)

        式中:a0,ai,aij為待定系數(shù),系數(shù)總和為(n+1)+[n+(n+1)/2]。

        為了求解上述模型中的待定系數(shù),則需要進(jìn)行相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)結(jié)果進(jìn)行回歸分析。常用的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法有:析因?qū)嶒?yàn)、比較設(shè)計(jì)、Plackett-Burman設(shè)計(jì)、正交設(shè)計(jì)等,經(jīng)過比較各個(gè)試驗(yàn)設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn),最終選擇Plackett-Burman設(shè)計(jì),該設(shè)計(jì)方法為多因素篩選設(shè)計(jì)方法,可以在滿足要求分辨力的前提下減少試驗(yàn)次數(shù)。

        將n次試驗(yàn)記作(x11,x12,…,x1m,y1),…,(xn1,xn2,…,xnm,yn)為第n次試驗(yàn)的第m個(gè)影響因素;yn為第n次試驗(yàn)的響應(yīng)值。應(yīng)用最小二乘法得到正規(guī)方程組:

        (2)

        即可求得待定系數(shù)值。確定響應(yīng)面方程之后即可通過響應(yīng)面預(yù)測(cè)未進(jìn)行試驗(yàn)的任意影響因素組合之下的響應(yīng)值。目前國(guó)外專門針對(duì)響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法研發(fā)了Design-Expert軟件,實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)智能優(yōu)化求解,節(jié)約了計(jì)算的時(shí)間成本。

        2路面結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        為了與其他路面結(jié)構(gòu)(優(yōu)化)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較,本文選取的路面結(jié)構(gòu)計(jì)算參數(shù)與文獻(xiàn)[3]相同,路面結(jié)構(gòu)參數(shù)見表1。路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)彎沉值24.23(0.01 mm),以二灰穩(wěn)定碎石底基層作為設(shè)計(jì)層,根據(jù)式(2)計(jì)算得到該結(jié)構(gòu)層層底最大拉應(yīng)力為0.241 MPa。

        分析各個(gè)結(jié)構(gòu)層的厚度對(duì)路面設(shè)計(jì)指標(biāo)的影響時(shí),參數(shù)變化范圍參考《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTGD50-2006),見表1。

        表1 路面結(jié)構(gòu)參數(shù)取值

        根據(jù)表1中路面結(jié)構(gòu)影響因子及其水平,進(jìn)行Plackett-Burman(PB)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。采用路表彎沉、設(shè)計(jì)層層底最大拉應(yīng)力,以及單位造價(jià)作為響應(yīng)變量,設(shè)計(jì)表格見表2。表中彎沉、結(jié)構(gòu)層底最大拉應(yīng)力應(yīng)用Kenpave計(jì)算得到。

        表2 B-P試驗(yàn)方案及計(jì)算結(jié)果

        利用Design-Expert 軟件對(duì)回歸模型進(jìn)行響應(yīng)面分析,得到各響應(yīng)面立體分析圖,以彎沉為目標(biāo)以各個(gè)結(jié)構(gòu)層厚度作為變量的響應(yīng)面分析結(jié)果見圖1、圖2。

        圖1面層厚度變化對(duì)彎沉的響應(yīng)面分析圖2基層、底基層厚度變化對(duì)彎沉的響應(yīng)面分析

        由圖1可見,面層厚度對(duì)彎沉響應(yīng)面是一個(gè)傾斜曲面,面層厚度越大,路表彎沉越小,說(shuō)明面層厚度對(duì)彎沉影響呈相關(guān)的關(guān)系,通過提高面層厚度可以直接降低路面大修結(jié)構(gòu)由于設(shè)計(jì)彎沉不足引起的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度衰減,改變上面層厚度對(duì)路表回彈彎沉的影響大于改變下面層厚度對(duì)彎沉的影響,而且細(xì)粒式瀝青混凝土上面層影響程度比下面層大。圖2中,水泥穩(wěn)定碎石的厚度和二灰穩(wěn)定碎石厚度對(duì)路表彎沉的響應(yīng)面與面層厚度對(duì)彎沉響應(yīng)面基本相似。沿著水泥穩(wěn)定碎石基層方向的響應(yīng)面斜率與沿著二灰穩(wěn)定碎石底基層方向的斜率基本相同,可以看出,水泥穩(wěn)定碎石基層和二灰穩(wěn)定碎石底基層對(duì)路表計(jì)算彎沉影響程度基本一樣。

        以設(shè)計(jì)層層底最大拉應(yīng)力為目標(biāo),各個(gè)結(jié)構(gòu)層厚度作為變量的響應(yīng)面分析結(jié)果見圖3、圖4。

        圖3面層厚度變化對(duì)拉應(yīng)力的響應(yīng)面分析圖4基層、底基層厚度變化對(duì)拉應(yīng)力的響應(yīng)面分析

        由圖3和圖4可見,對(duì)于該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)而言,AK-18A厚度對(duì)設(shè)計(jì)層層底最大拉應(yīng)力影響大于AC-20,二灰穩(wěn)定碎石厚度對(duì)設(shè)計(jì)層層底拉應(yīng)力影響大于水泥穩(wěn)定碎石的影響。

        3響應(yīng)面法優(yōu)化路面結(jié)構(gòu)

        響應(yīng)面優(yōu)化方法[6]的一個(gè)最大優(yōu)點(diǎn)是可以同時(shí)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì),即同時(shí)滿足路面結(jié)構(gòu)所有設(shè)計(jì)指標(biāo)的前提下求解出最佳路面結(jié)構(gòu)組合。路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)就是在滿足路面結(jié)構(gòu)使用性能要求的前提下盡可能降低成本。為此,建立路面結(jié)構(gòu)費(fèi)用-厚度模型:

        (4)

        式中:F為路面結(jié)構(gòu)費(fèi)用的目標(biāo)函數(shù),表示修建公路單位長(zhǎng)度所需費(fèi)用;c1,c2,c3,c4,c5為修建單位長(zhǎng)度(如m,km等)的路面各個(gè)不同結(jié)構(gòu)層不同材料所消耗的費(fèi)用(單位可以是元,萬(wàn)元等);h1,h2,h3,h4,h5為設(shè)計(jì)變量,分別為細(xì)粒式瀝青混凝土上面層、中粒式瀝青混凝土中面層、粗粒式瀝青混凝土下面層、水泥穩(wěn)定碎石基層、二灰穩(wěn)定碎石底基層的厚度;ls,σi,max(i=1,2,3,4,5)為狀態(tài)變量,表示路表設(shè)計(jì)彎沉及相應(yīng)結(jié)構(gòu)層層底最大拉應(yīng)力。

        實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興是中華民族最偉大的夢(mèng)想。實(shí)現(xiàn)中國(guó)夢(mèng)必須弘揚(yáng)中國(guó)精神,就是以愛國(guó)主義為核心的民族精神和以改革創(chuàng)新為核心的時(shí)代精神。愛國(guó)主義歷來(lái)是我國(guó)各族人民團(tuán)結(jié)奮進(jìn)的強(qiáng)大精神支柱,在維護(hù)祖國(guó)統(tǒng)一和民族團(tuán)結(jié)、抵御外來(lái)侵略和推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步中,發(fā)揮了重大作用。紅色文化可以概括為革命斗爭(zhēng)中的“人、物、事、魂”,紅色文化資源中每一處文物、每一堂傳統(tǒng)課都折射著革命先輩崇高理想、堅(jiān)定信念、愛國(guó)情操的光芒。用鮮活的歷史告訴青年學(xué)子,老一輩革命家的豐功偉績(jī)都建立在他們對(duì)祖國(guó)深厚的熱愛之上。

        優(yōu)化結(jié)果中Desirability的值越大,結(jié)果越優(yōu)。表4中列出了前3種最優(yōu)結(jié)果。

        表4 優(yōu)化結(jié)果排名前三的方案

        由表4可見,排名前3位的優(yōu)化結(jié)果路面結(jié)構(gòu)層厚度非常接近,得到最優(yōu)設(shè)計(jì)方案:4.1 cm細(xì)粒式瀝青混凝土,4.2 cm中粒式瀝青混凝土,5.3 cm中粒式瀝青混凝土,21.8 cm水泥穩(wěn)定碎石,25.4 cm二灰穩(wěn)定碎石。

        4優(yōu)化結(jié)果比選

        為了說(shuō)明該優(yōu)化方法的可行性,本文還用遺傳算法、均勻設(shè)計(jì)方法2種優(yōu)化設(shè)計(jì)方法驗(yàn)算本實(shí)例,與響應(yīng)面計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析,見表5。

        表5 3種設(shè)計(jì)方法對(duì)比

        由表5可見,對(duì)于同一種路面結(jié)構(gòu)應(yīng)用不同路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法得到的路面設(shè)計(jì)結(jié)果不盡相同,費(fèi)用方面,3種設(shè)計(jì)方法均較原路面結(jié)構(gòu)節(jié)約資金,遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)方法節(jié)約6.58%,7.08%,響應(yīng)面設(shè)計(jì)法節(jié)約6.36%,響應(yīng)面法雖然不是最經(jīng)濟(jì)的,但和遺傳算法,均勻設(shè)計(jì)法相差僅為0.21%,0.71%。但在其他方面響應(yīng)面法有著自己的優(yōu)勢(shì),遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)法由于需要設(shè)計(jì)者自己匯編程序,對(duì)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)性較強(qiáng),設(shè)計(jì)結(jié)果精確度較高,但編程限制了這種方法的推廣應(yīng)用。響應(yīng)面設(shè)計(jì)方法基于響應(yīng)面理論,應(yīng)用Design-Expert軟件優(yōu)化設(shè)計(jì),那么只需設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)軟件的操作方法即可,具有更高的推廣應(yīng)用意義。同時(shí)在結(jié)果是否需要驗(yàn)算方面,響應(yīng)面法由于事先進(jìn)行了結(jié)構(gòu)試驗(yàn)計(jì)算,提出了不滿足設(shè)計(jì)要求結(jié)構(gòu),因此該計(jì)算結(jié)果從力學(xué)要求上要比遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)方法可靠度高。

        5結(jié)論

        (1) 通過彎沉的響應(yīng)面圖分析可知,上面層厚度對(duì)路表計(jì)算彎沉影響程度大于下面層厚度影響,而作為半剛性材料的水泥穩(wěn)定碎石和二灰穩(wěn)定碎石二者性質(zhì)相似,對(duì)路表彎沉影響程度一樣。

        (2) 而對(duì)于設(shè)計(jì)層層底最大拉應(yīng)力而言,各個(gè)結(jié)構(gòu)層影響程度幾乎相差無(wú)幾,設(shè)計(jì)過程中就不必著重考慮某一結(jié)構(gòu)層。

        (3) 響應(yīng)面法優(yōu)化設(shè)計(jì)的一大特點(diǎn)是可以進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,這樣符合了路面結(jié)構(gòu)分析中要求同時(shí)滿足彎沉、應(yīng)力等多個(gè)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求。優(yōu)化得到的最優(yōu)路面結(jié)構(gòu)層厚度一般情況下會(huì)出現(xiàn)小數(shù)。考慮到道路工程習(xí)慣及施工便易性,對(duì)結(jié)果作進(jìn)一步修正,取其附近的整數(shù)并進(jìn)行驗(yàn)證,得到最終優(yōu)化結(jié)果。

        (4) 響應(yīng)面法雖然在優(yōu)化結(jié)果精度上不如遺傳算法和均勻設(shè)計(jì)法,但是修正之后節(jié)約費(fèi)用相差極少,而響應(yīng)面法在操作性上有著其他方法不具備的優(yōu)勢(shì)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]胡存亮.沿海高速路基路面優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].交通標(biāo)準(zhǔn)化,2011(18):91-94.

        [2]胡霞光,楊永紅,王選倉(cāng),等.瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化的均勻設(shè)計(jì)方法[J].長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2002(6):15-18.

        [3]黃文雄,譚利英,吳明威.基于遺傳算法的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法研究[J].長(zhǎng)江大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2006(4):121-123.

        [4]許新權(quán),鄭南翔,吳傳海,等.基于模糊理論的瀝青路面結(jié)構(gòu)優(yōu)選[J].中外公路,2009(4):66-69.

        [5]佟曉利,趙國(guó)藩.一種與結(jié)構(gòu)可靠度分析幾何法相結(jié)合的響應(yīng)面方法[J].土木工程學(xué)報(bào),1998(4):51-56.

        [6]黃賢德,丁華柱,戚勇軍,等.用Design-Expert軟件研究摻合料對(duì)輕集料混凝土性能的影響[J].粉煤灰,2012(3):1-9.

        猜你喜歡
        面法結(jié)構(gòu)層遺傳算法
        響應(yīng)面法提取棗皂苷工藝的優(yōu)化
        落葉果樹(2021年6期)2021-02-12 01:29:04
        道路結(jié)構(gòu)層整體抬高加固方案在S20大修工程中的應(yīng)用和研究
        上海公路(2019年2期)2019-10-08 09:05:32
        基于自適應(yīng)遺傳算法的CSAMT一維反演
        基于疲勞壽命的高模量材料結(jié)構(gòu)層適用性研究
        上海公路(2017年1期)2017-07-21 13:38:33
        一種基于遺傳算法的聚類分析方法在DNA序列比較中的應(yīng)用
        響應(yīng)面法優(yōu)化葛黃片提取工藝
        中成藥(2017年4期)2017-05-17 06:09:46
        基于遺傳算法和LS-SVM的財(cái)務(wù)危機(jī)預(yù)測(cè)
        防排水結(jié)構(gòu)層對(duì)鐵路基床動(dòng)力響應(yīng)的影響研究
        響應(yīng)面法優(yōu)化紅樹莓酒發(fā)酵工藝
        基于改進(jìn)的遺傳算法的模糊聚類算法
        在线播放亚洲第一字幕| 国产性虐视频在线观看| 久久青青草原一区网站| 亚洲精品有码日本久久久| 99久久精品免费观看国产| 国产精品揄拍100视频| 亚洲AV无码乱码精品国产草莓| 国产成人av区一区二区三| 久久午夜福利无码1000合集| 老色鬼永久精品网站| 国产午夜视频免费观看| 五月婷婷丁香视频在线观看| 欧美性生交活xxxxxdddd| 亚洲最大av资源站无码av网址| 国产jk在线观看| 久久一二三四区中文字幕| 与漂亮的女邻居少妇好爽| 久久久久亚洲av成人片| 国产肉丝袜在线观看| 天天澡天天揉揉AV无码人妻斩| 最新天堂一区二区三区| 91九色老熟女免费资源| 欧美最猛黑人xxxx黑人猛交| 小12萝8禁在线喷水观看| 97久久综合区小说区图片区| 男性av天堂一区二区| 色欲av蜜桃一区二区三| a级毛片毛片免费观看久潮喷| 成人无码网www在线观看| av天堂亚洲另类色图在线播放 | 精品国产性色无码av网站| 在线视频精品免费| 国产老妇伦国产熟女老妇高清| 亚洲av高清一区二区| 精品伊人久久大线蕉色首页| 国产午夜激无码av毛片| 亚洲妇女av一区二区| 国产成人久久精品一区二区三区 | 天堂а√在线中文在线新版| 色综合久久精品中文字幕| 日本精品一区二区三区试看|