系统介 绍 了大体 积 混凝 土热 学参数 反 分析 方 法 ，基 于瞬 态温度 场有 限元 理 论 和“蚁 群 ”算 法理论 ， 建立 了高建铁路 墩 身施 工期 热 学参数 反 分析模 型 ，并利 用数 值 模拟 获 得 了与 实 际接 近 的计 算 结 果。运 用“蚁 群”算 法可 以在 形 成 的 离散 解 空 间进 行 多宗量参 数 同时反 演 ，该 方 法具 有 良好 的计算 精 度和 稳 定 性 。 关 键 词 ：反 分析 热 学参数 大体积 混凝 土 蚁 群算 法 中图分 类 号 ：TU375．6 文献标 识 码 ：A 1 热传 导 反 分 析 发 展 概 述 在 高速 铁路 工 程建 设 当 中 ，严 寒 地 区大 体 积 混 凝 土结 构 在浇 筑前 期 水化 升 温 迅 速 ，加 之 恶 劣 的气 候 条 件 (温差 大 )、露 天 的服役 环 境 、自身 不 良的热 工 性 能 ， 表 面常 出现 不规 则裂 缝 。研究 严 寒地 区温 度场 变化 规 律 ，获取 与工 程 实际 相符 的热 学参 数 ，利用 现代 数值 计 算方 法 对构 件温 度 场进 行 分 析 研 究 ，在 施 工 期 采 取 合 理 的温 控措施 ，预 防温 度 裂 缝 的产 生 成 为解 决 这 一 问 题 的重 要手 段 。传统 试验 获取 参 数 的方 法 ，在 准确性 、 时间积累特性等方面已经不能满足需要 ，利用数学理 论进 行 反分析 成 为重 要 途径 。20世 纪 80年代 热 传 导 主要 针对 的是 一 维 问题 ，随着 计 算 机 技 术 的发 展 和 有 限元 、边 界元 、无 限元 等 理 论 的完 善 ，热 传 导 问 题逐 渐 扩展 到 三维领 域 ，识别 参 数也 由单 一 变 量 扩 展 到 多 宗 量识 别 ，同时 研究 者对 于参 数 的研 究 方 向也 由起 初 的 导热 系数 和边 界 热 流转 移 到 了换 热 系 数 、内热 源 。 同 时 ，反分 析理 论也 得到 了迅 速发 展 ，最初 出 现 的是 穷举 法 、蒙特 卡洛 法 ¨ 等完 全 非 线 性 的搜 索 方 法 。穷举 法 需 要 对全 部空 间进 行搜 索 ，计算 量 大 ，在 实 际应用 当中 受 到 限制 。而 蒙特 卡 洛 法 则 在 解 空 间 随机 进 行 搜 索 ， 盲 目性 大 而 且 难 以 做 到 全 局 准 确 实 现 。针 对 此 种 现 象 ，研 究者 将 数学优 化 理论 引入 反分 析体 系 ，基于 最小 二 乘 法 、Markov链 、最 大 似 然 估 计 以及 Bayesian公 式 等 建立 目标 函 数 ，通 过 两 种 途 径 实 现 参 数 识 别 。 收 稿 日期 ：2011—08-20；修 回 日期 ：2011—11—15 基金项 目：铁道部科技研究 开发计划项 目(2010G004．E，2008G031．N) 作者简介 ：李东磊 (1985一 )，男 ，河北邢 台人 ，硕 士研 究生。 一 种 是建 立迭 代逼 近 机 制 ，即设 置 迭 代 格 式逐 次 逼 近 真值 ，主 要 的方 法 包 括 最 快 下 降梯 度 法 、牛 顿一 高 斯 法 、超 松 弛逐 次迭代 法 、正则 化 梯 度法 等 ；另 一 种 是建 立 区域 搜索 机制 ，即 通过 设 置 搜 索 规则 快 速 实 现 识别 ，主要 的方 法包 括单 纯 形 加 速 法 " 、轮 换 模 式 搜 索法 、线 性 规 划 法 、Powell法 等 。 然 而 ，这 两 类 方 法 都 属 于局部 收敛 的方法 ，识别 精 度 对 于 初值 质 量 依 赖 性 大 ，算 法 的稳 定性 也 不 理 想 。近 年 来 随着 研 究 的不 断 深入 ，仿 真智 能算 法成 为 目前 该 领域 的研究 热点 ，取 得 了 大量研 究成 果 。仿 生智能 算法 是借 鉴 自然 界 的工 作 机理 和优 选制 度所 建 立 起 来 的新 型搜 索 方 法 ，通 过 算 子 和概率 转移 模 拟生 物 行 为 对 初 始群 体 进 行 操作 。 此 类方 法在 应用 方 面很 快 得 到 了 推广 ，但 仍 存 在 一 些 问题 ，比如对 于 初始 种 群 的依 赖 、收敛 速 度 、搜 索 停 滞 等 问题 。各 种优 化方 法之 问组 合形 成 的混合法 成 为解 决 这一 问题 的 主要途 径 。混合 法可 以借鉴 不 同优化 方 法 的优 势 ，代 表性 的方 法有 遗传 一蚂 蚁法 、免疫一 蚂 蚁 法 、微 粒群一 蚁 群法 等 。虽 然 针 对某 种 算 法 的 理 论 已经 有人 进行 了整 理 ，但 关 于 热 传 导 系统 介 绍 的综 述 性文献 还 尚未 见 到 ，本 文 从 实 现 机 理 出发 对 热 传 导 反 分析方 法 整理 归类 ，阐述 了实 现方 法 的关 键技 术 ，并 将基 于 网格 划分 的连 续域 蚁群 算法应 用 于高速铁 路 工 程 ，获得 了 良好 的识别 效果 ，为研 究 高速铁 路混凝 土 温 度 开裂 问题 奠定 了基 础 。 2 逆 法逆法 是 指根 据实 际 对 数 学模 型进 行 简化 ，通 过直 接求 解逆 方 程 而 得 到 有 关 参 数 的显 示 表 达 形 式 的方 法 ，结合 相应 的试 验数 据就 可 以得到 热学参 数 ，算 法 简

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