基于非线性Fmincon法的抗滑桩优化设计

吴银亮，陈 林，郭礼波

(1.中交第二公路勘察设计研究院有限公司，武汉 430052;2.中国地质大学(武汉)工程学院，武汉 430074)

抗滑支挡建筑物由于其在稳定滑坡上见效快、安全可靠，是滑坡工程中首先考虑使用的措施。但由于造价较高，如一根大型抗滑桩造价达数十万元，治理一个大型滑坡需投资数百万元乃至数千万元。潘家铮最大值原理认为滑坡体的滑面稳定时，则滑面上的反力(以及滑坡体内的内力)能自行调整，以发挥最大的抗滑能力，根据这一原理分析目前滑坡的治理一般偏于保守。因此，合理的抗滑桩设计能够最大限度地降低造价，解决质量和成本之间的矛盾，对于滑坡治理优化设计具有重要意义。

抗滑桩的设计任务就是根据以上要求，确定抗滑桩的桩位、间距、尺寸、埋深、配筋、材料和施工要求等。选取对抗滑桩造价起主导作用的因素，包括桩位、间距、尺寸、埋深，通过 Matlab优化工具箱中的单目标多变量非线性优化函数 Fmincon，优化抗滑桩设计，使目标函数最小，达到优化目的。

1 抗滑桩设计原理

抗滑桩设计与计算主要研究抗滑桩的内力、位移计算和桩身配筋计算［1］。抗滑桩设计要处理好以下几个问题:

1)抗滑桩提供的阻滑力要使整个滑坡体具有足够的稳定性，即滑坡体的稳定安全系数满足相应规范规定的安全系数或可靠指标，同时保证坡体不从桩顶滑出，不从桩间挤出;

2)抗滑桩桩身要有足够的强度和稳定性，即桩的断面要有足够的刚度，桩的应力和变形满足规定要求;