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算方法。

背景技術(shù)：

1、物理模型試驗通常是用來對復(fù)雜工程進行簡化、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際工程。實際工程中遇到的巖溶地質(zhì)條件，其地下往往埋藏多個溶洞。

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)值計算軟件也因為有限單元法的出現(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、樁體進行網(wǎng)格單元劃分并通過力學(xué)因素賦值的方法進行設(shè)置，優(yōu)點是快速、便捷和不受試驗場地影響。

3、然而，計算結(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材料的實際力學(xué)因素與預(yù)期設(shè)計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物理力學(xué)因素有一個準(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算方法，包括：通過工程試驗，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)計正交試驗表；根據(jù)正交試驗表進行樁基沉降試驗或者對樁基沉降進行有限元分析，記錄樁基沉降量；對樁基沉降影響因素進行分析，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算方法，構(gòu)建訓(xùn)練樣本的方法如下：采用工程樁試驗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)點個數(shù) n、隱含層節(jié)點個數(shù) l，輸出層的節(jié)點個數(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個隱含層節(jié)點的閾值；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個輸出層節(jié)點的閾值，表示隱含層到第k個輸出層節(jié)點的預(yù)測輸出值，表示隱含層第j個節(jié)點的輸出值；通過得出的預(yù)測輸出值o和期望輸出值y計算預(yù)測誤差e；

11、

12、表示隱含層到第k個輸出層節(jié)點的誤差，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個隱含層節(jié)點的閾值，表示更新后的隱含層到第k個輸出層節(jié)點的閾值。

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行的計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(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算方法。

20、本發(fā)明還提供一種非暫態(tài)計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，該計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(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算方法。

21、本發(fā)明還提供一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(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)測待計算的樁基的極限承載力，對實際工程建設(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行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至6任一項所述基于bp神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的樁體極限承載力計算方法。

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

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

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)測待計算的樁基的極限承載力，對實際工程建設(shè)提供參考基礎(chǔ)。

技術(shù)研發(fā)人員：劉永莉,鄧亮,馬強,何歡,林偉青,王嬌,習(xí)磊,朱志政
受保護的技術(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