کاربرد شبکه عصبی مصنوعی در تخمین عمق آبشستگی اطراف پایه پل در بستر با رسوبات چسبنده

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

2 دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 هیات علمی دانشکده مهندسی کامپیوتر،دانشگاه صنعتی سیرجان، سیرجان، ایران

چکیده

بیشتر آسیب پل‌ها به دلیل آبشستگی اطراف پی‌های‌ آن در طول سیلاب هستند. بنابراین برای حداقل‌سازی احتمال خرابی، یک مدل بهبود یافته برای تخمین عمق آبشستگی اطراف آنها لازم است. به دلیل اینکه آبشستگی در پایه‌های پل یک تابع پیچیده از مشخصات مصالح کف، ویژگی‌های سیال، مشخصات جریان و هندسه‌ی پایه است، معادلات تجربی توانایی تخمین دقیق عمق آبشستگی را ندارند. در این تحقیق، روشی سودمند برای تخمین عمق آبشستگی در خاک‌های چسبنده مبتنی بر راهکارهای هوش مصنوعی ارائه شده است. به منظور ارزیابی عملکرد روش‌ ذکر شده از داده‌های آزمایشگاهی در دو حالت با بعد و بی بعد استفاده شده است. در اینجا ابتدا مدل مناسبی مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی ارائه شده و سپس با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه شده است. متوسط ضریب همبستگی بدست آمده برای داده‌های بی‌بعد با استفاده از روش پیشنهادی 97/0 بوده است. در این مدل شبکه عصبی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک، مقدار ریشه میانگین مربعات خطا، 094/0 می باشد. نتایج حاصل نشان می‌دهد که شبکه عصبی مصنوعی و بهینه کردن آن با الگوریتم ژنتیک در تخمین عمق آبشستگی پایه‌های پل در بسترهای با رسوبات چسبنده در مقایسه با معادلات تجربی عملکرد بسیار بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها


حسنی آهنگر، م. ر. و کنگاوری، م. ر. (1388)، اصول و مبانی هوش مصنوعی، انتشارات دانشگاه امام حسین (ع)، تهران، ایران.

کیا، م. (1394)، شبکه­های عصبی در MATLAB، انتشارات کیان رایان سبز، تهران، ایران.

منهاج، م. ب. (1392)، مبانی شبکه­های عصبی هوش محاسباتی، جلد اول، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران، ایران.

نجف­زاده، م. (1388)، مطالعه آزمایشگاهی و شبیه­سازی آبشستگی موضعی پایه پل در بستر خاک­های چسبنده، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، ص. 110.

Ansari, S. A., Kothyari, U.C., and RangaRaju, K.G. (2002). “Influence of cohesion on scour around bridge piers”. Journal of hydraulic research, 40(6): 717-729.

Akib, S., Mohammadhassani, M. and Jahangirzadeh, A. (2014). “Application of ANFIS and LR in prediction of scour depth in bridges”. Computers & Fluids,91(2): 77-86.

Briaud, J. L., Ting, F. C. K., Chen, H. C., Gudavalli, R., Perigu, S., and Wei, G. )1999(. “SRICOS: Prediction of scour rate in cohesive soils at bridge piers”. Journal of Geotechnical engineering, ASCE, 125(4):237-246.

Debnath, K. and Chaudhuri, S. (2010). “Bridge pier scour in Clay -sand mixed sediments at near-threshold velocity for sand”. Journal of hydraulic engineering, ASCE, 136 (9):597-609.

Hoang, N. D., Liao, K. W., Tran, X. L (2018). “Estimation of scour depth at bridges with complex pier foundations using support vector regression integrated with feature selection”. Journal of Civil Structural Health Monitoring, 8(3), 431-442.

Hosny, M. (1995). Experimental study of local scour around circular bridge piers in cohesive soils. Ph.D. Thesis,Civil engineering department, Colorado state university, Colorado, USA.

Kattell, J., and Eriksson, M. (1998). “Bridge scour evaluation screening, analysis, and countermeasures”. Pub. Rep. No 9877, USDA forest service, Washington, DC.

Lagasse, P. F. and Richardson, E. V.(2001). “ASCE compendium of stream stability and bridge scour papers”. Journal of hydraulic engineering, ASCE, 127 (7):531-533.

Mohamed, M. H. )1995(. Experimental study of local scour around circular bridge piers in cohesive soils. Ph.D. Dissertation, Civil engineering department, Colorado state university, Colorado, USA.

Najafzadeh, M., Barani, Gh. A., Azamathulla, H. M. (2013). “GMDH to predict scour depth around a pier in cohesive soils”. Ocean research, 40:35-41.

Oliveto, G. and Hager, W. H. (2002). “Temporal evolution of clear water pier and abutment scour. Journal of hydraulic engineering”, ASCE, 128 (9):811-820.

Pandey, M., Zakwan, M., Sharma, P. K., and Ahmad, Z. (2018). “Multiple linear regression and genetic algorithm approaches to predict temporal scour depth near circular pier in non-cohesive sediment”. ISH Journal of Hydraulic Engineering, 1-8.

Rambabu, M., Narasimha Rao, S. and Sunder, V. (2003). “Current-induced scour around a vertical pile in cohesive soil. Ocean Engineering”, 30(4):893–920.

Ting, F. C. K., Briaud, J. L., Chen, H. C., Gudavalli, R. and Perugu, S. )2001(. “Flume test for scour in Clay at circular pier”. Journal of Hydraulic engineering, ASCE, 127(11):969-978.

Wardhana, K. and Hadipriono, F. C. (2003). “Analysis of recent bridge failures in the United States”. Journal of performance of constructed facilities, ASCE, 17 (3):144-150.