●前言
章結構優化設計的基本概念
1.1結構設計和結構優化設計
1.2結構優化設計的數學表達式
1.3實際工程最優化的步驟
1.3.1建立實際問題的數學模型
1.3.2求解前的準備與分析
1.3.3在計算機上求解問題的某些實用指南
1.3.4計算結果的分析和評價
1.4地上結構優化與地下結構優化的聯繫與區別
1.5地下埋管結構優化設計例題
第2章地下結構的主要類型
2.1地下連續牆
2.1.1概述
2.1.2荷載結構法（經典法）
2.1.3修正的荷載結構法
2.1.4豎向彈性地基梁的數值解法
2.1.5連續介質的法
2.2盾構法隧道設計
2.2.1概述
2.2.2圓形隧道的荷載
2.2.3管片計算
2.2.4管片防水
2.3礦山法隧道設計
2.3.1圍岩壓力與支護結構計算
2.3.2隧道支護的地層-結構計算
2.3.3隧道支護的荷載-結構計算
第3章傳統優化方法
3.1無約束非線性最優化方法
3.1.1無約束問題的下降算法與線性搜索
3.1.2最速下降法
3.1.3牛頓法及其改進算法
3.1.4擬牛頓法
3.1.5共軛梯度法
3.2約束非線性最優化方法
3.2.1約束最優化問題的基本概念
3.2.2最優化條件
3.2.3拉格朗日乘子法
3.2.4罰函數法
第4章智能優化方法在地下結構優化中的應用
4.1神經網絡法
4.1.1神經網絡的基本原理
4.1.2BP神經網絡
4.1.3Hopfield聯想記憶神經網絡
4.1.4結構優化問題：神經網絡模型
4.2遺傳算法
4.2.1遺傳算法概述
4.2.2遺傳算法的實現技術
4.3模擬退火法
4.3.1退火算法理論概述
4.3.2退火算法研究進展
4.3.3退火算法的特點
4.4混合退火算法
4.4.1基本退火算法
4.4.2改進的遺傳退火算法
4.4.3基於學習機制的退火並行遺傳算法
4.5例題
第5章數值模擬方法在地下結構優化中的應用
5.1ANSYS數值模擬軟件優化模塊
5.1.1ANSYS優化設計基本概念
5.1.2ANSYS優化設計步驟
5.1.3ANSYS基本優化方法和工具
5.1.4基於ANSYS的工程優化實例一
5.1.5基於ANSYS的工程優化實例二
5.1.6ANSYS優化方法總結
5.2ABAQUS數值模擬軟件優化模塊
5.2.1ABAQUS結構優化介紹
5.2.2ABAQUS優化設計流程
5.2.3基於ABAQUS隧道結構形式拓撲優化實例
5.2.4小結
5.3MATLAB與數值模擬方法的結合
5.3.1工程問題數學模型抽像化
5.3.2構造優化函數
5.3.3構造非線性約束函數
5.3.4構造目標函數
5.3.5優化結果輸出
5.3.6小結
第6章工程綜合應用案例
6.1案例1——基於遺傳算法的隧道結構優化設計
6.1.1工程背景
6.1.2研究綜述
6.1.3拱頂沉降
6.1.4目標函數及求解
6.1.5結論展望
6.2案例2——基於隧道襯砌費用的優化設計
6.2.1工程背景
6.2.2材料計算參數的選取
6.2.3基於ANSYS的偏壓連拱隧道襯砌優化
6.2.4MATLAB聯合ANSYS優化襯砌結構
6.2.5功能函數求解
6.2.6基於安全繫數的結構優化設計
6.2.7基於可靠度分析的結構優化設計
6.2.8結論
6.3案例3——基於地鐵車站材料費用的優化設計
6.3.1工程概況
6.3.2優化目標
6.3.3結構計算
6.3.4約束條件
6.3.5Excel優化求解
6.3.6MATLAB非線性優化求解
6.3.7遺傳算法求解
6.4案例4——基於隧道斷面幾何參數及二次襯砌的優化設計
6.4.1工程背景
6.4.2隧道內輪廓斷面參數優化
6.4.3二次襯砌優化
6.4.4研究成果彙總
附錄A
附錄B
附錄C
參考文獻
內容簡介
本書是《地下工程》教材在地下結構優化設計方面的延伸。全書以地下工程優化技術為中心課題，詳細闡述了各種優化方法的基本思想和理論依據，並在對比分析地下結構不同優化方法的基礎之上引入較多工程應用例題，對各類實際問題進行了示範解答，盡力使讀者在較短時間內掌握本書所涉及的內容。本書內容涵蓋結構優化設討的基本概念，地下結構的主要類型，傳統優化方法、智能優化方法、數值模擬方法在地下結構優化中的應用，以及工程綜合應用案例。
