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。     

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．     

拱坝体型的优化设计

本文讨论了拱坝应力分析的分载位移法，建立了拱坝体型优化设计的数字模型．优化方法采用序列二次规划法，并对浙江磐安县雷滚口拱坝进行了体型优化设计．优化后拱坝的混凝土方量比原设计方量节省１７．７％，且在基本荷载组合下应力满足设计要求，改善了原设计的应力条件．     

基于进化策略的拱坝体型优化设计

采用进化策略求解静力荷载作用下拱坝体型优化设计的数学模型.并对白鹤滩双曲拱坝进行了经济型体型和安全型体型的优化,且优化效果显著.     

小湾水电站拱坝体型研究

针对小湾的拱坝设计，分别用多拱梁法和有限元法对波浪人坝体型方案进行了应力分析，以期对小湾拱坝的设计提供一些有益的经验和更多的选择。     

所略拱坝体型设计的探讨

所略水库拱坝高65.5m,设计过程中,从几何特征、结构受力和适应施工条件及工程量控制等方面,对坝体体型作了多种布置比较.付诸实施的方案,采用传统的圆弧拱型式,在宽河谷和软弱地基上,使断面较薄的中高拱坝得到适应.     

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。     

拱坝体形选择专家系统中初始方案的产生

本文结合拱坝优化经验提出了一套新的初始体形形成方法和复杂结构满应力优化设计的简捷算法，从而较好地解决了拱坝体形选择专家系统中初始方案的产生与方案调整的问题。     

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。     

杨房沟水电站拱坝体形多目标优化设计

在充分认识杨房沟坝址地形、地质条件和工程特点,吸收前阶段研究成果和历次审查咨询会议意见的基础上,在总承包合同相关条款的约束下,采用多种计算分析手段和方法,对杨房沟拱坝建基面及体形开展了多目标优化设计研究工作。在优化设计工作中,从安全性、稳定性、经济性等三方面进行了定量和定性综合分析评价。分析结果表明:优化方案能充分利用坝基岩体条件,减小拱坝所承受的水推力,充分发挥混凝土优良的抗压性能,减小主要工况高拉应力值及其分布范围,进一步提高了拱坝-基础整体安全度、坝肩抗滑稳定性和抗震安全性,达到安全、经济、施工和运行方便的目的。相关优化方法与成果可为后续高拱坝体形多目标优化设计提供借鉴。     

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。     

特高拱坝体形适应性分析研究

以西北地区某240 m特高拱坝为例,采用拱梁分载法,选择对拱坝体形设计影响较大且具有一定不确定性的参数,即地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数等进行敏感性分析,研究拱坝体形设计的合理性和适应性。经体形优化设计调整,对得到的拱坝体形进行关键参数的敏感性分析计算。由计算成果可知,当地基综合变形模量、坝体混凝土弹性模量和线膨胀系数在一定范围内浮动时,坝体应力、位移均满足设计要求,说明拱坝体形适应性较好。此研究方法将影响拱坝设计的不确定因素提前考虑,既可以减轻后续设计阶段体形优化调整的工作量,又可以保证拱坝建成后保持良好的工作状态,对类似工程设计具有重要的参考意义。