拱坝三次样条曲线拱圈线型及优化研究

建立拱坝拱圈三次样条曲线模型，根据非线性规划町行域与最优解的理论。比较了抛物线、椭圆、双曲线和三次样条曲线线型的优劣，并采用复合形法对这些线型的拱圈进行了优化。结果表明，三次样条曲线拱圈最优。     

心形线用于拱坝水平拱圈的探讨

近年来拱坝的拱圈线型趋于多元化,有学者提出心形线作为拱坝水平拱圈的设想,但在拱圈布置时未充分考虑心形线的受力特性,存在一定的缺陷。进一步研究心形线的性质,优化心形线拱圈的布置,对推动拱坝设计技术的发展大有益处。通过数学推导初步摸清了心形线用于水平拱圈的一些基本性质,并提出了适合受力特点的心形线拱圈的新布置方式。拟定某已建工程相似的心形线拱坝体型,采用多拱梁法计算坝面应力,结果表明新体型与原体型应力差别不大,可以初步判断心形线用于拱坝体型设计是可行的,或许可以作为现有拱坝常见线型的一个补充,可待工程界进一步验证。     

拱圈线型优选

本文提出了根据非线性规划可行域和最优解的关系定理，论证了拱圈线型优劣的排序，二次曲线优于当前常用的单心圆、多心圆和抛物线等线型，小湾拱坝二次曲线方案比抛物线方案节省５７×１０４ｍ３，值得深入研究、并考虑采用．     

基于ANSYS的混合线型拱坝等效应力计算

在拱坝应力分析中,有限单元法在计算理论上优于拱梁分载法,并已经广泛应用于拱坝的仿真计算和应力分析。但在弹性理论下,有限元法应力计算结果与所采用的单元类型存在密切关系,且近基础部位存在着严重的应力集中现象。为了解决这一问题,一些学者提出了等效应力法作为改进,但由于拱坝线型不同,采用的参数计算方法亦不同。因此,对混合线型拱坝等效应力计算方法作了进一步改进,即只需输入混合线型拱坝的参数便可得到6种线型拱坝以及介于这6种线型之间的各种拱坝的等效应力。将该方法得到的等效应力计算结果与拱梁分载法的计算结果进行了对比,验证了其准确性和实用性。     

基于拱梁分载法的拱坝抗屈曲稳定分析

拱坝的抗屈曲稳定性一直是未被重视的问题。按照拱梁分载法的思想，用弹性稳定理论分别对拱坝的拱圈和悬臂梁的抗屈曲稳定性进行了分析，得出拱坝的抗屈曲稳定性由坝顶拱圈控制的结论。分析了国内外部分已建拱坝的抗屈曲稳定性。     

混合线型拱坝的优化设计

拱坝的混合线型是以曲率半径方程描述的统一的拱圈线型，通过改变曲率方程中的参数，能很好地适应坝体各个部位不同的地形地质条件和受力特点，并实现不同拱圈线型间的平滑过渡，本文阐述了混合线型拱圈的模型，并以２座工程实例，说明了混合线型拱圈与常规体型模式相比具有很强的竞争优势，混合线型拱坝优化设计是“拱坝新型体型优化和全过程分析的研究与应用”的重要组成部分。后者荣获１９９８年度国家科技进步三等奖。     

基于提高动稳定性的拱坝拱圈结构抗震优化设计

提出了表征结构抗震动稳定性的能量函数，推导了能量函数的表达式，并以拱坝的拱圈为算例，进行了优化设计，结果表明，降低了拱圈结构的地震反应能量，提高了抗震能力。     

拱坝三次样条曲线拱圈线型及优化研究

通过引进拱坝三次样条曲线拱圈线型,建立了其计算模型和优化模型,并根据非线性规划可行域与最优解的理论,证明了各种线型拱圈的优劣。在此基础上,采用复合形法,分别对抛物线、椭圆、双曲线和三次样条曲线拱圈进行了优化。计算结果表明,所建模型合理可行,三次样条曲线拱圈具有明显的优势。     

基于ANSYS的某拱坝坝体分缝形式研究

采用ANSYS有限元软件,对某水电站拱坝坝体无缝方案及3个分缝方案下的应力及变位特征进行了分析。结果表明:在正常运行期,无论坝体设缝或者不设缝以及设缝的类型和缝的组合情况如何,只要缝未开裂,对应坝体同一部位的应力及位移分布规律都是相似的;诱导缝及周边缝的设置对防止坝体出现过大拉应力导致坝面开裂有利,且对坝体稳定性影响较小;针对诱导缝区域出现的拉应力及变位错动,应做好灌浆后处理,以保证坝体的整体性。     

拱坝的非线性分析

本文讨论非线性有限元法在拱坝分析中的应用。用弹塑性—断裂模型描述拱坝与基岩的力学性质,可以求得拱坝—岩基交界面的开裂区范围、拱坝变形的变化和拱坝的应力重分布情况。典型算例表明,考虑拱坝—岩基交界面的开裂后,坝踵处高铅直拉应力消失,而铅直压应力仅略有增加。从而可知,在拱坝设计中推广非线性分析方案可以导致更经济的设计和更简单的拱坝体型。     

洛惠渠拱坝结构三维有限元分析

采用线弹性有限单元法,用有限元分析软件ANSYS对洛惠渠拱坝进行了多工况多方案分析研究。并对计算出的大坝应力和变形状态进行分析,计算结果表明,坝体应力分布合理,基础变形模量在一定范围内上下浮动对坝体应力影响不大,为大坝的加固改造提供依据。     

基于有限元方法的洞坪拱坝体形优化研究

在初步设计体形的基础上,建立以坝体混凝土方量最小为目标函数,以坝体几何形状限制和坝体拉、压应力满足有限元等效应力控制指标为约束条件的拱坝优化数学模型,运用大型有限元软件ANSYS对洞坪拱坝进行体形优化研究.计算表明,该方法求解效率高,结果的收敛性稳定,优化后的体形更扁平美观,坝体应力更趋于均匀.     

某混凝土拱坝三维非线性有限元分析

拱坝结构中混凝土处于多维受力状态,由于混凝土早期裂缝、内部缺陷、材料非线性等因素,必然导致混凝土结构的非线性反映。文中应用多轴强度准则,对某拱坝进行三维非线性有限元仿真分析,得出其应力位移规律、极限承载力,为该拱坝的设计提供了参考。     

高拱坝全过程温度应力仿真研究

对于混凝土高拱坝，温度荷载是主要设计荷载之一，施工过程对温度荷载有着重要影响。采用有限元方法对某实际工程进行了仿真计算，得出了高拱坝全过程温度及温度应力的特点及变化规律。     

双曲拱坝应力应变分析

针对双曲拱坝在各种工况静力荷载组合作用下的应力应变情况,通过有限元通用软件ANSYS对其进行计算分析,研究中考虑了溢流面的影响及坝肩的应力要求,为了看清坝内温度的影响,采用了分部加载方法,使温度产生的应力和应变更加明显呈现,可以清楚认识拱坝中温度控制的重要性。     

拱坝设计计算的几个问题

讨论了有限单元－等效应力法在拱设计中的应用、拱坝极限荷载的计算以及拱坝抵抗沿倾斜坝基面上滑的稳定性等问题。