本發(fā)明涉及巖土材料數(shù)據(jù)模擬，尤其涉及一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

1、物理模型試驗(yàn)通常是用來對復(fù)雜工程進(jìn)行簡化、抽象分析的工具，可以幫助捕捉到工程現(xiàn)象的主要特征，從而更好地理解和解釋實(shí)際工程。實(shí)際工程中遇到的巖溶地質(zhì)條件，其地下往往埋藏多個(gè)溶洞。

2、隨著數(shù)值模擬的快速發(fā)展，工程領(lǐng)域中也原來越多的運(yùn)用到了數(shù)值分析軟件，并且發(fā)揮著重要作用。隨后，各種數(shù)值計(jì)算軟件也因?yàn)橛邢迒卧ǖ某霈F(xiàn)而得到了更新和升級，數(shù)值模擬技術(shù)在建筑工程中的角色更是進(jìn)一步被凸顯出來。數(shù)值模擬的基本思路是需將土體、樁體進(jìn)行網(wǎng)格單元?jiǎng)澐植⑼ㄟ^力學(xué)因素賦值的方法進(jìn)行設(shè)置，優(yōu)點(diǎn)是快速、便捷和不受試驗(yàn)場地影響。

3、然而，計(jì)算結(jié)果的可行性和有效性在很大程度上與巖體力學(xué)因素選取的正確與否有關(guān)。巖土材料具有典型的不均勻性和各向異性，再加上人為操作的主觀性以及模型試驗(yàn)開展過程中受到的客觀干擾，這些影響的綜合作用使得模型試驗(yàn)材料的實(shí)際力學(xué)因素與預(yù)期設(shè)計(jì)值勢必存在一定的偏差。在開展系統(tǒng)的數(shù)值模擬分析工作之前，必須對巖土體的真實(shí)物理力學(xué)因素有一個(gè)準(zhǔn)確的把握，這是確保模擬分析結(jié)果準(zhǔn)確性的關(guān)鍵步驟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中數(shù)值模擬技術(shù)在建筑工程中的缺陷，實(shí)現(xiàn)提高模擬分析結(jié)果準(zhǔn)確性。

2、本發(fā)明提供一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，包括：通過工程試驗(yàn)，確定對基樁承載沉降影響顯著的敏感性參數(shù)；采集敏感性參數(shù)及相應(yīng)敏感性參數(shù)下的樁基極限承載力，構(gòu)建訓(xùn)練樣本，形成樣本數(shù)據(jù)集；構(gòu)建bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練，保存好訓(xùn)練參數(shù)，得到極限承載力預(yù)測模型；采集待計(jì)算的樁基的敏感性參數(shù)，輸入到極限承載力預(yù)測模型中，得到樁體極限承載力；其中，通過有限元模擬工程樁數(shù)據(jù)，形成樣本數(shù)據(jù)集包括：確定對基樁承載沉降影響顯著性的敏感性參數(shù)方法如下：確定樁基參數(shù)；根據(jù)樁基參數(shù)設(shè)計(jì)正交試驗(yàn)表；根據(jù)正交試驗(yàn)表進(jìn)行樁基沉降試驗(yàn)或者對樁基沉降進(jìn)行有限元分析，記錄樁基沉降量；對樁基沉降影響因素進(jìn)行分析，得到敏感性參數(shù)。

3、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，采用極差分析法確定對樁基沉降影響因素，得到敏感性參數(shù)。

4、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，所述樁基參數(shù)包括彈性模量、粘聚力、泊松比、內(nèi)摩擦角、膨脹角。

5、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，構(gòu)建訓(xùn)練樣本的方法如下：采用工程樁試驗(yàn)或者有限元仿真分析獲取敏感性參數(shù)下的樁基極限承載力；以敏感性參數(shù)作為輸入，樁基極限承載力作為標(biāo)簽，構(gòu)建訓(xùn)練樣本。

6、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，構(gòu)建bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的方法如下：構(gòu)建bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，確定輸入層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) n、隱含層節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù) l，輸出層的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)m，將輸入層與隱含層之間的連接權(quán)值、隱含層與輸出層之間的連接權(quán)值、隱含層的閾值a、輸出層的閾值b初始化，得到bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的初始結(jié)構(gòu)；將樣本數(shù)據(jù)集輸入到bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型中，通過連接權(quán)值和閾值來計(jì)算隱含層至輸出層的輸入值；

7、

8、式中：表示輸入層到第j個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)的閾值；f為傳遞函數(shù)；根據(jù)隱含層的輸出值h、連接權(quán)值和閾值b，計(jì)算出神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測輸出值o；

9、

10、式中：表示隱含層到第k個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)的閾值，表示隱含層到第k個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)的預(yù)測輸出值，表示隱含層第j個(gè)節(jié)點(diǎn)的輸出值；通過得出的預(yù)測輸出值o和期望輸出值y計(jì)算預(yù)測誤差e；

11、

12、表示隱含層到第k個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)的誤差，通過預(yù)測誤差e反過來更新網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值、和閾值a、b；直至預(yù)測誤差e滿足設(shè)定閾值，完成訓(xùn)練。

13、根據(jù)本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，通過預(yù)測誤差e反過來更新網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值、、和閾值a、b的計(jì)算公式如下：

14、

15、

16、

17、

18、式中：η為學(xué)習(xí)的速率，表示更新后的輸入層與隱含層之間的連接權(quán)值，表示更新后的隱含層與輸出層之間的連接權(quán)值，表示更新后的輸入層到第j個(gè)隱含層節(jié)點(diǎn)的閾值，表示更新后的隱含層到第k個(gè)輸出層節(jié)點(diǎn)的閾值。

19、本發(fā)明還提供一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

20、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，該計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

21、本發(fā)明還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上述任一種所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

22、本發(fā)明提供的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，通過確定對基樁承載沉降影響顯著的敏感性參數(shù)后，采集敏感性參數(shù)及相應(yīng)敏感性參數(shù)下的樁基極限承載力，構(gòu)建訓(xùn)練樣本，形成的樣本數(shù)據(jù)集更加準(zhǔn)確。構(gòu)建并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與極限承載力更適配后得到極限承載力預(yù)測模型。使用極限承載力預(yù)測模型預(yù)測待計(jì)算的樁基的極限承載力，對實(shí)際工程建設(shè)提供參考基礎(chǔ)。

技術(shù)特征：

1.一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，采用極差分析法確定對樁基沉降影響因素，得到敏感性參數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，所述樁基參數(shù)包括彈性模量、粘聚力、泊松比、內(nèi)摩擦角、膨脹角。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，構(gòu)建訓(xùn)練樣本的方法如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，構(gòu)建bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練的方法如下：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，其特征在于，通過預(yù)測誤差e反過來更新網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值、、和閾值a、b的計(jì)算公式如下：

7.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在所述存儲器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

8.一種非暫態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述一種基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計(jì)算方法，屬于巖土材料數(shù)據(jù)模擬技術(shù)領(lǐng)域。包括：確定對基樁承載沉降影響顯著的敏感性參數(shù)；采集敏感性參數(shù)及相應(yīng)敏感性參數(shù)下的樁基極限承載力，構(gòu)建訓(xùn)練樣本；構(gòu)建并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型；采集待計(jì)算的樁基的敏感性參數(shù)，輸入到極限承載力預(yù)測模型中，得到樁體極限承載力。本發(fā)明通過采集敏感性參數(shù)及相應(yīng)敏感性參數(shù)下的樁基極限承載力，構(gòu)建訓(xùn)練樣本，形成的樣本數(shù)據(jù)集更加準(zhǔn)確。構(gòu)建并利用樣本數(shù)據(jù)集訓(xùn)練BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，使BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與極限承載力更適配后得到極限承載力預(yù)測模型。使用極限承載力預(yù)測模型預(yù)測待計(jì)算的樁基的極限承載力，對實(shí)際工程建設(shè)提供參考基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉永莉,鄧亮,馬強(qiáng),何歡,林偉青,王嬌,習(xí)磊,朱志政
受保護(hù)的技術(shù)使用者：湖北工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/26