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。     

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。     

基于拱坝稳定的拱圈线型优化探讨

应用有限元法对拱坝的不同拱圈线型进行了屈曲分析，获得了基于拱坝稳定的合理拱圈线型，提出了拱坝稳定最优中心角的概念。     

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．     

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。     

三次样条插值在棉花滩库容曲线中的应用

采用三次样条插值方法,对棉花滩库容曲线进行插值,与线性插值相比,提高了库容插值及水量平衡计算的精度,解决了库容曲线精度不能满足水库调度工作需要的问题。     

小湾拱坝拱型优化研究

小湾拱坝双心圆，三心圆，椭圆，抛物线，双曲线，对数螺线和二次曲线等７种方案的拱型优化研究成果表明，小湾拱坝的最优线型是二次曲线，由椭圆和双曲线混合组成，坝体体积Ｖ＝６３０万ｍ＾３，比抛物线的最优体型节省５７．８万ｍ＾３，建议小湾拱坝初设中考虑采用，对数螺线，双心圆和三心圆的坝体体积均大于７００万ｍ＾３，可予否定。     

水湾拱坝拱型优化研究

通过对小湾拱坝双心圆、三心圆、椭圆、抛物线、双曲线、对数螺线和二次曲线等７种方案的拱型优化研究，认为小湾拱坝的最优线型是二次曲线，该曲线由椭圆和双曲线混合组成，坝体积为６３０万ｍ＾３，比抛物线的最优体形（６８７．８万ｍ＾３）节省７５．８万ｍ＾３，值得认真研究；对数螺线、双心圆和三心圆的坝体体积均大于７００万ｍ＾３，可予以否定。     

基于MATLAB的三次样条插值在绳套型水位流量关系定线推流中的应用

对于绳套型水位流量关系,常用连时序法定线,即：手工绘制水位流量关系曲线。通过实例介绍了利用三次样条插值进行绳套水位流量关系定线的方法,编写Maflab程序由计算机代替人工完成繁琐的手工作业,处理方法简单实用。误差分析表明,插值流量与人工推算流量的相对误差很小。     

高拱坝的开裂与体形优化

通过对小湾拱坝的弹性有限元计算，分析了坝踵区在拉应力作用下裂缝出中能性，进而描述了进行拱坝开裂分析所采用的裂缝模型，并给出了小湾拱坝出现裂的可能范围以及坝踵区应力变化的非线性有限元计算成果，讨论了开裂约束条件下拱坝体型优化的数学模型及强度控制指标和开裂深度控制指标。     

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。     

拉西瓦拱坝封拱温度研究

本文提出了一种定量确定封拱温度的方法，并用这种方法确定了拉西瓦拱坝的封拱温度。     

拱坝体形优化研究进展

简要回顾了近年来拱坝体形优化理论研究的进展及成果,指出了今后在应用中将面对的困难及发展前景。     

拱坝多目标优化的研究与应用

本文探讨了拱坝多目标优化的模型、方法与应用。提出了以经济性指标(如坝体方量)和安全性指标(应力水平、强度失效概率、高应力区范围等)为优化的多个目标函数，导出了坝体失效概率的算式。优化方法采用理想点法，并通过对各分目标的权系数调整，提供能反映设计者偏爱的多个解方案。文中首次探讨了拱坝优化的柔性建模方式，并通过程序予以实现，使优化模型的三大要素，不再如传统那样完全被编程固定，而仅由编程提供变量、目标和约束的基本要素，在设计中通过交互手段建立不同含义的优化模型，从而实现建模的柔性化。初步的工程应用所得的成果合理，数据有一定规律，表明文中提出的模型与方法是可行的。     

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。     

拱坝非线性全过程分析与混合线型优化

非线性全过程分析方法与程序除了能提供在基本荷载作用下坝体的应力位移等性态外，还能显示出在超载下坝体开裂、裂缝扩展、压碎直至破坏的演变过程，为评定坝身结构的安全储备能力提供依据。这项成果应用于拉西瓦和小湾拱坝上，不论原设计方案或者优化方案所得的开裂破坏的演变进程以及预测的超载系数均合理可信，整个成果使拱梁分载法的研究与应用提高到一个新水平。     

江口椭圆拱坝优化设计

江口拱坝的设计充分利用了中国水利水电科学研究院的拱坝体型优化研究成果,拱坝选用了椭圆拱坝方案,是目前完全采用优化体形作为基本体形且已建成的最高的拱坝(坝高140m),也是我国最早的3座椭圆拱坝之一。本文简要介绍了江口拱坝体型优化研究过程,并详细介绍了设计所采用的椭圆拱坝方案,同时对拱圈中心线曲率半径从拱冠到拱端的合理变化趋势进行了讨论。结果表明:对拱坝进行优化设计效率很高,可满足设计规范要求,设计出的拱坝坝体应力分布较好,坝体方量较小;对拱坝设计规定拱圈中心线曲率半径从拱冠到拱端必须增大不是必要的,只要对拱坝的应力、稳定有利,曲率半径增大和减小都应是允许的。