从优化角度看重力坝三角形断面的物理意义

为探讨重力坝三角形基本断面设计的物理机制,利用细啃渐进结构优化(ESO)方法的基本概念,建立了坝顶顺河向位移敏感度准则.以四边形为初始域,以重力坝的稳定和坝踵拉应力为约束条件,对基本荷载作用下的重力坝基本断面形状进行优化.不同网格、不同初始域、不同坝高工况下的结果表明,三角形基本断面是重力坝在基本荷载作用下使得坝顶位移最小的一种断面形状.     

混凝土重力坝结构断面优化设计研究

借助ANSYS软件对重力坝的曲线断面和传统三角形断面进行优化设计,建立数学模型,求解优化设计变量,对优化结果进行分析;对曲线形式重力坝进行应力和抗滑稳定分析,并与传统三角形断面重力坝优化结果进行对比,得出与传统断面模型相比,曲线型重力坝有减少断面面积、节约材料、安全可靠等方面优势。     

ANSYS零阶方法和一阶方法的重力坝断面优化研究

基于ANSYS软件的优化模块,利用参数化设计语言APDL编制程序,并根据重力坝基本断面的几何特性及约束条件,先拟定一组初始条件对重力坝在各项荷载作用下的应力进行模拟。然后分别使用零阶方法和一阶方法对重力坝断面进行优化设计,使重力坝在满足几何约束条件、应力约束条件和抗滑稳定约束条件的前提下,断面面积最小,实现设计的经济性和可行性,最后将两种优化方法的结果进行对比。     

关于DL5108—1999和SL319—2005《混凝土重力坝设计规范》的讨论

基于电力与水利行业的DL 5108—1999和SL 319—2005《混凝土重力坝设计规范》,对混凝土重力坝设计的几个问题进行探讨,得到以下结论:非溢流重力坝基本断面顶点的位置应结合上、下游坝坡的选择,综合考虑安全和经济因素,通过断面的优化设计来确定;DL 5108—1999关于挑流水舌挑距的定义较SL 319—2005合理,但计算公式值得商榷;分项系数极限状态设计法在混凝土重力坝设计中的应用仍需解决分项系数的取值问题;采用混凝土强度等级代替坝工混凝土标号作为混凝土的强度指标,必须解决它们间的转换问题。     

基于二维逾渗相变重整化群的混凝土重力坝断面破坏评价

针对混凝土重力坝失效路径具有方向性,可认为类似于渗流通道的特性,提出基于二维逾渗相变重整化群的混凝土重力坝断面破坏评价方法。在传统正方形单元等损伤概率逾渗模型的基础上,推导了正方形单元不等损伤概率模型,确定了梯形原胞、三角形原胞破坏情况,建立了三角形断面逾渗相变重整化群模型,并以某混凝土重力坝断面为例,针对上、中、下部不同单元损伤概率下的整体断面破坏概率进行比较研究。迭代计算结果表明,当单元损伤概率小于0.40时,大坝断面整体处于安全状态;当损伤概率在0.40~0.60时,整体安全性降低,结构由安全向整体破坏过渡;当损伤概率大于0.60时,整体安全性极低,此时若外界环境恶化,极有可能发生整体贯穿破坏。     

曲线重力坝形体的优化设计

针对三角形断面并非理论上的最优断面的问题,将重力坝上下游做成曲面形式,利用有限元分析软件ANSYS的优化功能,对曲线重力坝的几何参数进行优化。以重力坝上下游曲线方程的系数作为设计变量,以主要荷载下的抗滑稳定和应力控制为约束条件,以单位坝段的断面面积为目标函数,建立混凝土重力坝结构优化设计的数学模型。以30 m坝高为例进行优化分析,得出曲线坝形明显优于传统的实用剖面的结论,为工程设计提供了参考。     

高坝应力弹性理论分析的探讨

随着我国“混凝土重力块设计规范补充规定”的实施,坝体断面设计将更多采用上游垂直或较陡坝坡的三角形,弹性理论对三角形断面的坝重力应力分析是一种精确和有效的方法,笔者对三角形重力坝断面,在水压力和自重基本荷载作用下的应力公式进行了详细推导,供读者参考。     

重力坝基本断面的快速优化设计

本文根据重力坝设计规范关于抗滑稳定安全系数和坝踵应力的规定，按断面积最小的要求，考虑上游坝面有折坡、上下游面有水压荷载、坝底扬压力呈折线分布、上游面有泥沙压力等情况，推导出求解重力坝基本断面参数的二次方程以及最优解的判别式，以便人工手算进行优化设计。文中给出两个算例说明如何确定基本断面的参数。     

重力坝剖面设计的优化

重力坝是水利工程中广泛应用的一种坝型，一般重力坝的体积庞大，其端面的大小对整个工程来说影响巨大；本文利用优化理论对重力坝的断面进行优化，从而求出最小的断面尺寸，以便减小工程量。     

重力坝断面优化设计

重力坝是坝工中广泛采用的一种坝型。重力坝承受的基本荷载有自重、静水压力、扬压力、淤砂压力和浪压力等，它主要通过坝体自重产生的抗滑力来维持稳定。重力坝最重要的是断面设计，影响断面设计的因素很多。通常，设计通过有限的几个方案的比较，很难得到真正的最优方案。采用优化设计则可以取得良好的效果。1重力坝断面优化设计的数学模型1．1设计变量重力坝断面的基本形状是三角形，上游面有折坡，折坡上面垂直。在进行优化设计时，取其断面形状的几何尺寸X；、Xz、X。为设计变量，而坝顶宽度B及下游起坡点高程H。一般均按实际要求选…     

新型拱坝

混凝土坝的型式和经济性是取决于所采用的设计方法。限于矩形或梯形断面的重力坝远在采用公式进行设计以前就已经实际应用了。当引入静力学方法分析后,坝断面变成基本三角形。后来,许多更精巧的坝型如夏斯塔(Shasta)和G.     

关于混凝土重力坝断面设计的探讨

简要综述了混凝土重力坝的溃坝问题,推导并分析了重力坝合理断面理论公式,简述了胶凝砂砾石坝采用等腰三角型断面、日本重力坝断面偏大以及上游采用折坡设计等原因,分析比较了200 m以上特高重力坝国内外设计的断面差别。基于分析,指出我国重力坝需基于观测进一步深化大坝抗滑稳定研究,对于200 m以上高坝,则需进一步深化设计准则的探讨。     

明渠水力最佳断面的极值特性探讨

定床渠道是指渠道边界固定,即：渠道中水流是清水且渠道边界物质的起动流速大于渠道中水流流速或人工衬砌的渠道。关于定床渠道的水力设计一般采用水力最优断面及在此基础上改进得到的实用经济断面。结合水力最优断面的定义、水流运动方程（即阻力方程）和水流连续性方程,可以得到水力最优断面的水力设计参数。     

三角形渠道共轭水深简化计算

针对目前三角形断面共轭水深(完全水跃情况下)求解公式存在的计算过程繁复、误差大、适用范围有限等问题,在对三角形断面共轭水深基本计算方程进行简化整理的基础上,以共轭水深曲线线型分析为基础,采用优化拟合技术,通过对多组备选函数的拟合逼近,获得了计算过程简捷、适用范围广的共轭水深简化计算公式。精度分析表明,该公式求解三角形断面水跃跃前、跃后水深的最大相对误差分别为0.168%和0.124%,高于目前现有其他计算公式。     

重力坝坝前加固断面的快速优化设计

根据重力坝设计规范关于抗滑稳定安全系数和坝踵应力的规定,按断面积最小的要求,考虑上游坝面有折坡、上下游面有水压荷载、坝底扬压力呈折线分布、上游面有泥沙压力等情况,推导出求解重力坝坝前加固断面的参数方程以及最优解的判别式,以便手算进行优化设计。文中给出一个算例,说明如何确定基本断面的参数。     

怎样优选实体重力坝经济断面

一、前言重力坝的理论断面为三角形,但为了实用的目的,非溢流坝坝顶常需要具有一定的宽度,以作为交通道,坝顶的厚度亦需足以承受冰压力或其它荷载。溢流坝为三角形截顶断面,堰顶需做成溢流曲线,以利泄流。坝体断面的上游面可以是垂直的,也可以是直线或折线坡。坝体断面的下游面通常采用一个不变的坡度,必要时可以折坡。断面应在满足规定的稳定、强度和其它布置要求的条件下,通过计算,选择最经济断面。当一个坝体断面满足上述要求而整个坝体工程量又是最少时称为经济断面。理论上的经济断面外形很复杂,而且各     

电站坝段断面设计

电站坝段断面设计赵有鑫，邱浩（天津勘测设计研究院，天津，３００２２２）当发电厂房设在档水坝后，则其引水管路和进水口都将布置在挡水坝段内，这就构成了电站坝段。本文拟介绍微机重力坝ＣＡＤ系统电站坝段断面设计的主要内容。１电站坝段断面尺寸的拟定电站坝段与基...     

宝珠寺水电站坝体断面设计(兼论岩基上混凝土重力坝坝体断面设计中的几个问题)

位于岩基上的混凝土重力坝设计中,坝体体积大小,直接影响到大坝的安全运行和工程的基本造价.其决定性因素是坝体横断面的优化程度.通过宝珠寺水电站工程坝体断面设计,同样说明在满足稳定应力条件的基础上,其决定性因素是坝体设计断面的优化程度.文中也介绍了一些国内外重力坝的设计原理和动态,供参考借鉴.最后笔者分析探讨了重力坝设计断面过大的原因和降低工程造价的方法和途径,以期通过精心设计.得出安全可靠、经济合理的实用坝体设计断面.     

基于ANSYS的小型重力坝坝形优化分析

为获得经济、合理的小型重力坝坝形,采用ANSYS建立了曲线坝面参数模型和传统断面参数模型.通过探讨小型重力坝不同坝形的应力分布、坝体尺寸、面积等差异,并在不同坝形、不同坝高的情况下进行优化分析.结果表明,曲线形重力坝明显优于传统的三角形重力坝,并且更适合于低坝.     

基于遗传算法的重力坝整体优化设计

针对基本遗传算法中交叉概率与变异概率随进化过程恒定不变的缺点,引用自适应遗传算法,并将其运用于重力坝整体断面体型优化设计。通过实例计算并与复行法的计算结果相比,该算法能得到更好的优化结果;优化的体型可直接用于工程的初步设计。