结构最优可靠度的选择模型与经济收益及维修策略的影响

结构最优可靠度如何确定是一个需要与维修策略统一考虑的问题。目前，在全国有关结构的设计安全储备是否应该大幅度提高的问题上，争论各方实质上都未真正涉及维修策略的问题。这个问题是十分重要的，如果把维修策略的问题考虑进去，关于结构的设计安全储备的争论也不至于如此尖锐。从数学的角度，运用较新的群体多目标规划理论详细地推导了建立结构维修策略模型的全过程，并在此基础上，解释了如何定量考虑结构的最优可靠度。通过一个比较完整的描写结构维修问题的群体多目标规划模型，集成了国内外有关数据更新和构件功能退化的一些最新成果，用动态规划的方法进行了求解。还对一工程算例进行了分析，通过在区间内考察各种经济参数，得出在各种经济参数下，随着可靠指标的变化，总收益变化都十分平缓。     

不连续岩体渗流的复合单元法初步研究

基于复合单元法的原理，提出了不连续岩体三维渗流的新算法。该算法具有以下3个主要特点：（1）不连续面（如断层或节理）含于复合单元之中，在划分网格时不予考虑，使网格的生成大大简化：（2）复合单元中可含有由不连续面分割而成的任意形状的子单元，每个子单元各有一组用于插值的映射节点水头。子单元的水头势、流速由相应映射节点水头计算得到，而复合单元中不连续面上的水头势、流速则由其相邻的2个子单元的映射节点水头计算得到；（3）复合单元中映射子单元的节点水头求解过程与传统有限元法类似，不含不连续面的单元自动退化为常规有限单元，因而复合单元法计算程序可以方便地与传统有限元分析程序融合。简单模型算例验证了该算法的正确性，而重力坝算例则表明该算法的有效性和在前处理上的优越性。     

不连续岩体温度场的复合单元模型初步研究

 基于复合单元法原理和不稳定温度场的隐式解法,提出针对不连续岩体温度场的复合单元法。该算法的特点是每个复合单元可以含有任意的不连续面,如断层或节理,且当结构中含有需在计算中离散处理的不连续面时,网格的生成不受不连续面的数量、位置和方向的影响。初步研究针对含1条节理的复合单元模型展开,假定岩块中无对流和辐射影响,推导岩块子单元和不连续面的热传导计算式,得到不连续岩体温度场的复合单元算法基本方程组,然后将该算法整合到传统有限元分析程序中。分别采用传统有限单元和复合单元法模拟热水流过单条裂隙时岩体温度场的变化过程,二者的计算结果非常接近,表明不连续岩体温度场的复合单元算法是合理和有效的,但其配套的温度场等值线后处理程序有待进一步完善。该算法的提出为深部岩体的多场耦合研究提供又一思路。     

渗流分析中排水孔和不连续面模拟的复合单元法

基于变分原理,研究渗流分析中模拟排水孔和不连续面的复合单元法。该方法将不连续面隐含于复合单元之中,并根据其切割情况将该岩体单元划分为若干个岩块子单元,同时视排水孔为强渗透介质,并将其作为“空气子单元”置于复合单元内部,但排水孔和不连续面无需在计算网格中绘出。复合单元法可以方便地处理排水孔穿越不连续面的情形,并且计算网格可以不受不连续面和排水孔的数量和位置的影响。如果计算域中不含排水孔和不连续面,复合单元法将自动退化为常规的有限单元法。该方法可以降低网格剖分的难度,提高计算效率,算例分析表明该方法是有效和可靠的。     

含复杂裂隙网络岩体渗流特性研究的复合单元法

研究含复杂裂隙网络岩体渗流特性的复合单元法，该方法首先利用蒙特卡罗方法随机生成符合给定概率分布特征的复杂裂隙网络；然后通过叟切和拓扑运算将各裂隙段置于常舰有限单元内部，形成内含由多个裂隙段分划而成的子单元的复合单元，根据推导的公式计算渗流场进而分析岩体的渗透特性。该方法具有以下几个主要特点：（1）可与传统的有限冗法融合;（2）可考虑每条裂隙的具体位置、产状、开度、长度和渗透性质；（3）可考虑岩石的渗透性及其与裂隙间的流量交换；（4）可计入不连通裂隙对渗流场的影响；（5）复合单元的拓扑信息由裂隙网络与常规有限单元边界的交切及其单元内部裂隙段的相互交切面生成，由于先没有考虑裂隙，故复合单元前处理简单。用复合单元法分析含复杂裂隙嘲络岩体的渗流行为及其渗流特性是一种新的数值模拟手段。算例分析表明该方法的可行性和有效性。     

不连续岩体的三维弹粘塑性复合单元模型研究

阐述了复合单元法的原理，并在此基础上提出了针对不连续岩体的算法。该算法最突出的特点是每个复合单元可以含有几个不连续面，如断层或节理。该算法的主要优点是可以方便地整合到传统有限元分析程序中，且当结构中含有较多需在计算中离散处理的不连续面时，计算网格的生成不受不连续面的数量、位置和方向的影响。算例表明这种新方法是合理和有效的。     

岩体随机不连续面产状数据划分方法研究

动态聚类算法从本质上讲是单目标组合优化算法,一般需要事先给定目标分类数和初始聚类中心,且初始聚类中心的选择对数据划分结果影响较大。为了解决该问题,提出将产状数据的划分问题转化为多目标优化问题,并采用小生境Pareto遗传算法进行求解。针对聚类问题的特殊性,采用基于链表的编码方案,并建议相应的遗传操作算子;通过引入小生境技术和Pareto支配集理论,仅通过一次求解可由Pareto支配集给出对应于不同目标组数的最优分组结果,而且不用事先给定目标组数以及初始聚类中心。最后,将算法应用于三峡船闸高边坡岩体实测不连续面产状数据的划分,得到较为符合实际的优势结构面分组。     

加锚岩体的阶谱复合单元法研究

加锚岩体有着复杂的非线性的变形模式，常规的线性基函数不能满足成模拟这种非线性的要求，若进一步细分网格，又会增加前处理的工作。引入阶谱技术，建立阶谱复合单元法，其基本思想是在复合单元中增加虚节点，扩大容许函数容量，通过使用阶谱基函数，提高计算精度。在广义节点下分析复合单元，使用阶谱复合单元法模拟加锚岩体，随着升阶，能够从物理本质上更好的拟合加锚岩体复杂的力学性质；在粗糙单元网格下逼近真实值，减轻网格的束缚。对阶谱复合单元法进行理论推导和实例研究，通过与有限单元法和复合单元法计算结果的比较，发现在较粗糙计算网格情况下随着升阶，阶谱复合单元法计算结果有明显的改善。     

含排水孔裂隙岩体渗流与法向应力耦合的复合单元算法

提出了含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合的复合单元算法。基于“空气单元”和“充填模型”,提出的复合单元耦合模型视排水孔和裂隙为虚拟的具有高空隙率的“充填介质”,采用复合单元前处理程序,排水孔和裂隙依据其具体位置和方位可自动离散模拟在复合单元内部,计算网格生成时无需考虑排水孔和裂隙的存在,网格划分不受限制。基于复合单元法,采用两场交叉迭代算法,建立了含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合算法。此耦合算法不仅考虑了排水孔和裂隙中的渗流,而且考虑了排水孔和裂隙与相邻岩块之间的流量交换。通过复合单元和传统有限元两种数值模型进行简单算例分析,可知两种算法结果基本一致,进一步验证了提出的含排水孔裂隙岩体的渗流与法向应力耦合算法的有效性,同时可看出复合单元耦合模型的前处理简便快捷。     

基于离散单元法的裂隙岩体渗流与应力耦合数值分析研究

基于离散单元法能够充分考虑到岩体结构的不连续性,适用于解决节理岩石力学问题,本文建立离散介质贺连续介质耦合的渗流模型,模拟裂隙岩体渗流与应力耦合迭代过程。该方法能较客观地反应了岩体变形的真实特性,应用该方法对一混凝土坝进行计算。能够较好的切合实际,具有一定工程实际意义。     

结构可靠度分析的有限单元数值逼近法

结构可靠度分析中失效概率本质上是随机变量失效域的多维积分问题,针对蒙特卡洛法(MCS)处理小概率事件时工作量大、效率低且误差分析困难的不足,将有限单元法应用于该类问题,提出了结构可靠度计算的有限单元数值逼近法。该算法首先对计算结果预设误差限,在此误差限内利用随机分布的概率集中性,将基本变量的概率分布空间分为高概率区间和低概率区间。为提高计算效率,舍弃低概率区间保留高概率区间建立计算域。采用有限单元法将计算域均匀划分为有限个互不重叠的单元,经筛选、累加位于失效域内单元的概率计算近似失效概率。通过增加有限单元法划分精细度实现数值逼近的计算过程,得到满足预设误差范围的失效概率。使用MCS法做对照,验算了三个数值算例,结果表明:新算法在同精度下计算效率显著提高,且具有较强的鲁棒性;可获得计算结果的误差范围。     

多目标电网规划的分层最优化方法

随着中国城市化进程的加快，基础设施建设逐步改善，城市电网作为人们生活的基本条件其规划也是非常重要。有别于其他基础设施的功能，对现在的城市电网的规划，需要考虑到人们生活条件的水平对电压量的需求、电压等级、变电站位置的选择等等。在进行电网规划的时候最常用的是分层法，但是在分层的过程中会出现很多的分层方法，那么从中寻找一个比较优秀的方法是现代进行电网规划的要求。     

加锚岩体的三维复合单元模型研究

首先提出了复合单元的概念，然后将其应用于建立砂浆固结锚杆的分析模型。该模型考虑了岩体、砂浆、锚杆、岩体/砂浆接触面、砂浆/锚杆接触面等多重介质。借助阶谱的概念，复合单元可以纳入常规有限单元法分析中去。当某单元不含锚杆时，即退化为常规有限单元。应用该模型进行加固布设优化分析，当单元内锚杆的数量与方向改变时，计算网格无需变化，从而为大规模三维复杂结构计算分析的前处理提供较大便利。模型在有限单元软件CORE3中实现。并提供了计算实例。     

露天煤矿边坡岩体渗流特性及水压控制方案的研究

本文从裂隙岩体渗流理论出发,以某露天煤矿边坡岩体现场节理裂隙调查及水压动态资料为基础,建立边坡岩体渗流模型,分析评价水压动态与疏干工程施工过程及边坡稳定性的关系,并提出了有实际意义的水压控制方案。     

基于系统可靠度的工程项目多目标协同研究

在分析工程项目目标体系及多层次目标间协同关系基础上，基于系统工程理论，引入可靠度和目标系统可靠度协同指标，建立了工期、费用和质量各目标的可靠度函数模型，构建了工序层面上的可靠度协同模型以及整个工程项目目标系统的可靠度协同模型。为工程项目目标协同探索了一种新方法，有助于提高项目管理效率。     

基于定性动态对策论的建设项目监理目标控制模型研究

为增强对项目的控制能力、获得项目的预定效益、实现项目的预期目标，根据动态对策论的性质，从局中人（承包商和监理工程师）的赢利或损失出发，通过建立、构造监理目标的定性动态对策控制模型来研究局中人各自可选择的策略使自己有利或不败、进而确定局中人的最优目标控制策略使其在长期竞争中处于动态平衡，以确保项目总目标的顺利实现。     

给水系统调蓄构筑物多目标优化设计研究

针对调蓄构筑物的工作特性,综合考虑峰谷分时电价和二级泵站优化调度,以系统年费用、供水可靠性及水质、环境影响为目标,以泵站供水能力、调蓄构筑物蓄水量与水位等为约束条件,建立多目标优化模型,制定不同的调蓄构筑物方案,并采用动态规划方法求解.结合实例计算结果表明,采用该模型可以合理确定城市给水系统调蓄构筑物规模,优化管网运行...     

多目标规划模型的研究

优化问题是数学建模中的一类大问题,在历年全国大学生数学建模竞赛赛题中几乎离不开优化方法。多目标规划是大规模优化问题中最常见的一种,在现实的决策过程中,决策者面临的往往是一些具有多个目标的决策问题。多目标规划恰恰就是解决这类问题的理想方法,因而有着广泛的应用前景。本文从多目标规划的意义,发展现状,研究内容,技术难点,关键技术,研究方法,市场前景及社会效益等方面进行论述,使多目标规划模型在应用上更具有普遍性。     

详细规划中城市滨河空间管控模式研究——以杭州南站单元控规为例

文章研究了在国土空间规划体系下,围绕“蓝绿统筹,功能复合”这一规划目标,在详细规划层面上对城市滨河空间进行管控的策略和方法。并结合杭州南站单元控规编制实践经验,提出“一线、一带、一通道、功能认定、多指标”的管控模式。同时探索在滨河空间管控线划定和指标确定过程中,运用多目标优化算法辅助确定滨河空间管控线和指标的方法,弥补单纯依靠经验判断确定控制指标的不足。     

多目标遗传算法用于给水管网优化设计的研究

建立了一个基于经济性和可靠性的多目标数学模型用于给水管网优化设计。利用惩罚函数法对遗传算法进行改进后,应用其对多目标数学模型进行求解,并将该优化方法运用于实际工程。结果表明,采用多目标遗传算法得出的结果优于常规优化方法。