基于BP神经网络的电力隧道断面辅助设计软件开发及应用

黄业胜¹，郭彩霞^2*，郭庆宇¹，张小颖¹，李继波¹，傅睿智³

(1. 北京电力经济技术研究院有限公司，北京 100120; 2. 北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室，北京 100124;3. 北京市政建设集团有限责任公司，北京 100048)

摘　要：隧道断面设计对电力隧道的安全性、经济性与可靠性等性能有着直接的影响，因此需要设计人员对隧道断面内力进行深入的研究分析，以保障电力隧道各项性能符合要求。为有效缓解人工计算的压力，解决不同施工工法下的电力隧道合理断面形式设计问题，并满足快速施工要求，该研究通过有限元软件对不同施工工法下的电力隧道断面设计进行了大量的参数分析与计算，构建出圆形、矩形与马蹄形隧道断面的内力计算数据库，再利用BP神经网络对数据集进行学习与预测，实现了通过隧道尺寸、地基刚度与荷载水平预测其最大弯矩与轴力的目的。并以MSE值作为模型的评价指标，验证了模型的有效性。最终以此为基础设计出一款新型的电力隧道断面辅助设计软件，以期为电力隧道设计和施工提供有益的参考与指导，并通过北京市的2个实际工程案例验证了该软件的有效性与实用性。

关键词：电力隧道;断面设计;BP神经网络;有限元模拟