基于应变能的拱坝体型优化设计

考虑静力荷载作用下双曲拱坝的安全性，对最大主拉应力、拉应力区范围、整体安全度和抗屈折稳定等安全指标进行了综合分析。提出以坝体应变能指标作为拱坝体型优化的安全目标函数，建立拱坝体型优化设计模型并采用进化策略进行求解。以白鹤滩拱坝为例，优化体型与初始体型相比，体积方量减少1.58万m3，坝体应变能、最大主拉应力、最大主压应力以及位移等结构响应量都得到了降低，优化效果明显。     

拱坝拱圈结构的抗震多目标博弈设计

分别以地震过程中最大反应能量为代表的稳定性目标函数、以最大主拉应力为代表的强度安全性目标函数和以拱圈体积为代表的经济性目标函数，建立了两端受压拱坝拱圈结构的几何模型和抗震多目标设计模型．提出了基于博弈分析思路的求解方法，建立多目标问题博弈分析的技术路线和计算步骤．并以小湾拱坝高程△↓1210m处拱圈为算例，说明博弈设计能均衡和兼顾稳定性、安全性和经济性的目的．     

以应力为目标的拱坝体型优化线性规划模型

以最大主拉应力最小作为目标函数，建立了拱坝体型优化设计的线性规划模型．以该模型计算某高拱坝的结果表明，以应力为目标的拱坝体型优化设计，可合理地调整坝体应力状态，从而获得更高的安全储备．     

基于拱梁分载法的拱坝应力分析

应用拱梁分载法对某混凝土四心双曲拱坝设计方案进行应力分析,以校核方案是否安全可行。计算显示,基本荷载组合下,上游坝面最大主拉应力发生在设计水位+温降工况,最大主压应力发生在死水位+温升工况;下游坝面最大主拉应力发生在死水位+温降工况,最大主压应力发生在设计水位+温升工况。结果表明,该拱坝方案坝身应力不满足规范要求,应对该方案进行优化调整。图6幅,表3个。     

现行砌石拱坝规范荷载组合探讨

该文根据工程实践及福建省3座中型水库砌石拱坝应力计算结果,认为砌石拱坝最大主拉应力不完全由现行的《砌石坝设计规范(SL 25-2006)》中的荷载组合确定,空库+温降变幅+自重和空库+温升变幅+自重是两种对砌石拱坝最大主拉应力影响较大的重要荷载组合,应引起设计者重视,将来规范编修予以增补,以避免设计工况遗漏导致砌石拱坝产生安全隐患。     

锦屏拱坝最优封拱温度场研究

川省锦屏混凝土双曲拱坝最大坝高305 m,是世界上拟建的最高拱坝.采用多目标非线性规划方法对锦屏拱坝最优封拱温度场进行了研究.研究结果表明,通过封拱温度场的优化使大坝应力、稳定得到明显改善,优化效果明显.与成都勘测设计院初步确定的封拱温度场相比,建议的优化方案5和17的主压应力分别减少0.087和-0.162 MPa,主拉应力分别减少0.549和0.416 MPa,稳定参数分别提高2%和3%以上.     

基于多目标与多目标协同优化的钢桁架桥结构优化

基于多目标和多目标协同优化算法对钢桁架桥进行了优化设计。在规范要求内,以结构的最大单元有效应力、最大节点位移和结构体积作为目标函数,梁截面尺寸作为设计变量,并使用离散变量的形式进行描述,采用多目标和多目标协同两种优化方法对其设计。计算结果表明,多目标协同优化方案效果更优,研究结果可为今后钢桁架桥的设计提供参考。     

溪洛渡高拱坝运行初期应力应变监测资料分析

通过分析溪洛渡高拱坝运行初期无应力计和应变计组监测基本情况,建立了坝体混凝土应力应变监测资料分析流程,构建了溪洛渡水电站高拱坝应力应变监测资料分析模块,对坝体混凝土的自生体积变形和应力状态进行了计算。计算结果表明,溪洛渡高拱坝大部分无应力计为收缩型,拱坝混凝土自生体积变形随龄期变化稳定;坝体强约束区和典型坝段总体呈受压状态,局部存在少量拉应力,影响范围和计算值均较小。     

静力与动力荷载下高拱坝体型多目标优化设计

本文基于静、动力荷载作用下高拱坝的安全性与经济性，建立了高拱坝体型多目标优化设计模型，利用模糊理论提出了多目标优化的评价函数。以小湾拱坝为例，进行了体型优化设计，优化体型与初始体型相比，在坝体体积、应力指标和抗震能力上都得到了改善。     

减小旭龙水电站拱坝坝体应力的研究

为解决金沙江旭龙水电站拱坝预可研阶段主拉应力数值与类似高拱坝相比较大的问题,成立了QC小组,通过展开现状调查,确定主拉应力的控制目标,分析影响拱坝应力的末端因素,确定了主因,研究制定了相应的对策,并予以实施,降低了拱坝坝体的应力水平。QC活动为该项目顺利通过后期阶段的审查奠定了基础,有效加快了工程前期阶段的工作。     

高拱坝新型合理体形的研究和应用

对动力优化,多目标优化,新体形及周边缝等的攻关研究,在已有的拱坝优化的基础上,从多拱梁优化发展到有限元优化,从静力优化发展到考虑地震荷载的动力优化,从单目标优化发展到双目标优化和多目标优化,发展和完善了我国提出的建立在拱坝优化的基础上的二次曲线及混合曲线拱坝新体形;使拱坝优化技术能适应高拱坝的体形设计,为小湾,溪洛渡等水电站的设计提供了参考,保持并扩大了我国在国际上拱坝体形设计领域的领先优势。     

基于应变能与模糊贴近度的拱坝体形稳健优化设计

在拱坝体形优化设计时,以坝体应变能及其对基岩变形模量的灵敏度为目标函数,建立了拱坝体形稳健优化设计模型。具体求解时,首先对各分目标进行单目标优化,得到理想解,然后通过构造目标函数向量与理想解目标向量的模糊贴近度,将稳健优化模型转化为求最大模糊贴近度的单目标优化问题。结合某拟建拱坝的工程算例表明,相比于线性加权法,模糊贴近度法的优化结果更靠近理想解,坝体的应力状态更优。     

三次样条线型拱坝体形优化设计

本文以拱坝拱圈线型值点坐标、拱端厚度和半中心角为体形参数给出了三次样条线型拱圈的构造方法，并给出了三次样条拱轴线的保凸条件；以拱冠梁和拱圈体形参数为设计变量，建立了三次样条线型拱坝体形优化设计模型。以某拟建拱坝体形优化设计为例，采用有限元等效应力描述应力约束条件，利用加速微种群遗传算法求解。计算结果表明，三次样条线型拱坝优化体形比设计部门经过优化提出的抛物线体形坝体体积减小了58.4万m3，说明三次样条线型拱坝体形的优越性。     

拱坝应力控制标准研究

实践经验表明，我国现行混凝土拱坝设计规范存在下列问题：应力标准与建筑物重要性无关，允许主拉应力与混凝土强度无关，拱坝应力分析主要采用多拱梁法和有限无法，但同一拱坝用不同多拱梁法程序计算的结果并不一致，尤其是拉应力相差较多，有限元法具有较强计算功能，但由于应力集中，计算的应力值很大，缺乏合适的应力控制标准。通过对影响拱坝应力控制标准的各项因素进行较深入的分析，提出了一套新的拱坝应力控制标准，使上述各问题都得到了解决。     

材料置换法改善拱坝应力集中的数值模拟

通过体型优化设计可使拱坝坝体以受压为主,当拉应力超过混凝土的极限抗拉强度后,由于应力重新分布的作用,使局部区域的拉应力转变为压应力.以某拱坝为例,通过置换拉应力较大区域的混凝土为低弹模混凝土,使坝体以受压为主,充分发挥混凝土抗压强度高的特点,改善坝体的应力状态,提高坝体的强度安全性.采用有限元ANSYS10.0为平台,以坝高100 m的拱坝为计算模型,利用直接耦合法计算拱坝应力,得到拱坝在温升和温降工况下的应力分布状况,主要分析了对坝体拉应力不利的温降工况;采用低弹模混凝土置换坝体拉应力值比较大的区域,使置换区域的拉应力减小约50%,而压应力增加的幅度不明显,可以改善拱坝坝体拉应力集中现象,提高了拱坝的安全性.     

应力指数法在拱坝主应力满应力设计中的应用

阐述用应力指数法实现拱坝主应力满应力设计的思路和方法要点 ,介绍等截面圆弧拱坝及变截面抛物线拱坝两种算例成果 .算例表明 ,应力指数 βi 相对固定的应力指数法是适应拱坝主应力满应力优化的有效、可行的方法 ,只需在原有的拱坝应力分析程序的基础上稍加扩充即可实现 .对于初始方案基本合理的拱坝 ,一般迭代 5～8次 ,优化后坝体方量可节省 1 2 %～ 2 0 % .     

高拱坝体型多目标优化设计研究进展

针对考虑经济性和安全性的高拱坝体型多目标优化设计,综述了几何模型、目标函数、约束条件、结构分析方法、优化算法以及多目标求解方法等相关内容的研究进展,对多目标优化问题的博弈求解方法进行了展望。     

拱坝加切角措施对坝肩拉应力的影响研究

拱坝是空间壳体结构,体型较为复杂,拉应力过大会导致坝肩失稳甚至溃坝。大量的工程经验表明,拱坝最大主应力常出现在坝肩处,坝肩拉应力的大小直接影响大坝的安全运行。为有效减小坝肩拉应力,采用ANSYS有限元等效应力法,建立拱坝整体有限元模型,对模型施加静水压力、泥沙压力、扬压力、重力、弧门推力等荷载,研究已有高拱坝工程中拱坝坝体结构设计中的加切角问题,分析拱坝在正常温升、正常温降2种运行情况下拱坝坝肩受力情况,与在同种运行情况下与不加切角拱坝作对比分析。结果表明:加切角可有效改善拱坝坝肩受力情况,降低坝肩拉应力。研究成果可为减小拱坝坝肩拉应力设计和实际施工提供参考依据。