胡正威， 罗晓辉， 郭陈安

(华中科技大学 土木工程与力学学院， 湖北 武汉 430074)

基坑工程围护结构设计包含支护系统与支撑系统两方面[1]，在对基坑安全等级、周边环境、地下水条件等相关方面充分分析的基础上，基于围护结构选型理论评估备选模型的整体工作性能，进而确定围护结构的支护系统与支撑系统的有关设计参数[2，3]。然而现实工程设计中由于设计理论与计算方法的原因，使得围护结构支撑系统的布置方式难以满足施工要求[4]，因此需要对选型所确定的围护结构支撑系统优化设计。吴恒[5]基于桩锚围护结构体系的总造价建立优化模型，采用协同演化计算方法实现优化分析的结果；肖专文[6]、刘剑平[7]以围护结构细部设计的材料造价要求建立优化目标函数，采用遗传算法[8]实现优化计算结果的评估。但是基于造价(特别是仅考虑造价这单一因素)的目标函数显然淡化了基坑围护结构设计以安全第一的要求，而且在细部设计优化方面也难以实现[9]。

实际工程中基于施工的要求，对于围护结构支撑系统的优化通常是希望在保证安全标准的同时，随开挖深度设置横撑竖向间距和横撑沿水平向间距越大越好。因此针对支撑系统的优化采用强度与变形安全控制的要求建立优化分析模型。

1 优化分析模型

1.1 一般数学模型

深基坑工程优化设计的一般数学模型表示为[9]：

(1)

式中X=(x1,x2,…,xn)为优化设计参数向量；f(X)为约束函数，通常基于某一优化目标建立，可以显式或隐式表达；……