基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究

李文强　徐　源　赵荣亮

(天津市勘察院,天津　300191)

随着经济的发展和科技的进步，人们对房子的需求越来越大，而为了节约国土空间和提高资源利用率，房子的高层化现象是明显的发展趋势。这对桩基的要求不断提高，增加其承载力是发展的必然趋势。因此基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究具有重要的意义。

1　研究背景

由于房子的高层化现象的出现并迅速发展，房子的桩基承载力越来越大，同时其桩基的面积有限，在重力的作用下，桩基的承载压力大。为了提高桩基的承载力，我们需要建立以神经网络为模型的桩基。由于神经网络的特点是联系比较紧密，各部分密切联系，一个部分的变动甚至会影响其整体，因此桩基的建立在此基础上不断发展。

目前基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究产生了一定的研究成果，但是由于现实的需要，要求在此基础上加大对基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究。同时，神经网络的桩基也不仅仅局限在高层楼房上，而且形式各样的桥梁的建立，各种大型重工业生产的工厂的建立也要求桩基的不断巩固与发展。这具有重要的现实意义和理论研究意义。桩基最基本的要求就是打坚实的基础，桩基要求在洪水和地震等自然灾害面前要求有一定的抗灾能力。

2　研究方法

由于桩基具有重要的基础性作用，研究的过程中需要在科学的研究方法的基础上进行大量的实地考察和调查研究。具体的研究方法如下。

2.1　实际调查法

不同地区具有不同的实际情况，因此应该坚持具体问题具体分析。针对不同地区的土质情况、地理构造等问题进行实际考察，在调查的过程中可以通过数据的考核和分析，对不同地区的情况进行实地的评估。同时由于不同地区的不同生活特点，不同地区的建筑设计也存在差异，对不同地区应该坚持实地调查，只有这样才能使桩基满足建筑需要，有效使用资源。

常用的实际调查法有静载试验法和动力测桩法等。静载试验法就是进行实地模拟，将进行估算的重量和承载力在实地进行模拟，在进行的过程中会耗费较多的人力和物力，一定程度上造成了资源的浪费。但同时其测验的效果比较好，适用性较强，因此我们在实际生活中也是一种常用的测量方法。动力测桩法主要特征不是依靠实物进行的，而主要是通过相似的承载力在动力的条件下进行模拟，通过测试桩基的承载力进行建筑的设计与分析。

2.2　数据分析法

在实际调查或者理论研究中所得到的数据进行分析也是基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究的常用方法。对数据的分析可以借用科学的手段进行比较分析，得到的结论可信度比较高，同时数据分析法对人员的技术和科学理论掌握的要求比较高，因此在采用数据分析法时必须尽可能多的使用数据，尽可能多的使用科技人才，这样得出来的结论的可信度比较高。

数据分析常用的数据都是相关的，这样的研究才能把相互分割的部分联合起来，基于神经网络的桩基也更具有现实意义。

2.3　知识借鉴法

基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究不应该仅仅局限在工程学方面的知识，也可以借助互联网的知识。互联网把一个个部分联系起来，发现其内在联系点，形成一个有机整体。桩基的每一部分也都是密切相关的，桩基是一个有机联系的整体，因此对于基于神经网络的桩基的提出也具有重要的意义，体现了不应该仅仅局限在工程学方面，同时也体现了互联网时代的大背景下桩基研究的与时俱进。

基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究应该借鉴多种学科，各种动物自身的承载力以及所建造自己的“房子”也是我们可以借鉴的对象。总之，我们应该从生活中善于发现，善于联系，善于创造。

2.4　模拟测验法

基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究在实际的实验中所耗费的人力物力的成本都比较高，因此为了减少支出，可以采用模拟实验法。随着科技的发展，数字化技术不断提高，模拟测验正是可以借助数字化技术，模拟实验得到促进和发展。在数字化的影响下，模拟测验可以在虚拟实践中得到形象反映，模拟结果也具有重要的参考价值。因此在研究过程中我们应该多进行模拟测验，减少失误，提高准确率，同时也降低了成本。

3　研究内容

3.1　桩基长度

基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究中桩基具有重要作用，桩基的长度对建筑设计的作用十分明显。桩基过长安全得不到保障，桩基过长将造成地基不够巩固，影响建筑的使用期限。桩基过短将会导致地基的建造缺乏有效保障，在遇到洪水等自然灾害时的抵抗力较差。桩基过长或者过短都不利于建筑的建造和长期使用，因此桩基应该长度适当。

3.2　桩基直径

桩基起到基础巩固的作用，桩基在建造的过程中对其直径应该进行综合考虑。同时对其使用成本也应该进行考虑，桩基的直径过短会造成基础不够巩固，而桩基过长将会造成成本较高，超出预算。桩基直径也应该进行综合分析，统筹考虑。

3.3　桩基性质

桩基的性质主要涉及桩基材料的使用，桩基材料不同，其摩擦力也会不同。材料越光滑，摩擦力就越小，桩基中的摩擦力的影响将对桩基产生一定影响，因此在研究过程中必须对其进行考虑。

3.4　桩基的承载力

由于桩基是建造中的重要因素，桩基的承载力也具有重要的作用。桩基的承载力必须进行全面考虑，既要考虑承载力，也要尽可能的节约成本。桩基的承载力应该进行统筹考虑。桩基的承载力与桩基的材料、长度和性质密切相关，在建设的过程中应该综合考虑。

4　综合研究方案

在对基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究的研究背景、研究方法和研究内容进行全面分析的基础上，我们应该进行统筹考虑，提出综合的设计方案。首要考虑的是地区特点，例如我国的南方和北方有着各自的地域特色，南方的土质疏松，且地势多为丘陵地带，而北方则水土流失比较严重，地势多为平原，所以应该根据地区的地质特征进行选择。其次是桩基的承受能力、桩基的长度和直径进行考虑，进行综合分析，不仅考虑其使用成本，也要满足建筑特色。最后，我们必须把各部分建立联系，基于神经网络的研究与建筑研究相联系，既能促进建筑上的桩基的承受力发展，也能与时俱进，迎合时代发展的潮流。

5　研究展望及小结

5.1　研究展望

改革开放之后的近些年来，人工智能的理念和科学技术的飞速传播，在发展的过程中也进入了千家万户。随之发展起来的就是人工神经网络理论，并且这项由理论而研发的技术早已成功的运用到土木工程的各项领域中，有力的解决了许多复杂的问题，成为利于岩土工程等项目的工具。由于人工神经网络是一个处于动态网络模型，因此，在运用时切忌固守成规，对于不同的工程项目类型，应该使该网络模型适应这种不同的类型。但是，对于一些资料的缺失以及部分项目的不能运行，因此在这里简要说明，对一些地方进行调查和分析，并予以改善。当前，已经有许多的学者对神经网络体系做了大量的研究，从这篇文章可以看出，对于网络结构的研究已经可以适应许多工程项目的现状。

5.2　小结

基于神经网络的桩基竖向承载力预测研究具有重要的理论和现实意义，我们在进行分析时不应该局限于树桩研究，应该考虑其特定条件下基于神经网络的树桩研究。同时，各种方法应该综合使用，对桩基也应该全面分析，与时俱进与数字化时代紧密结合。

参考文献：

[1]王成华，张薇.人工神经网络在桩基工程的应用综述[J].岩石力学，2002,23(1):173-178.

[2]蒋洪胜，戚靖弊，万立华.基于遗传一BP神经网络预测单桩竖向承载力[J].山东建筑工程学院学报，2006,21(3):197-200.

[3]徐新跃.基于经验的桩基承载力灰色系统分析与评价[J].岩土力学与工程学报，2004,23(S1):4602-4605.