浅议宽谷拱坝的优化设计

在工程实际设计经验的基础上,从加大拱坝底部厚度、加大中上部拱圈刚度、拱坝前倾及设 置底缝或周边缝等方面提出了解决坝踵应力过大的措施,并分析了各种措施的优劣及效果,总结了优 化宽谷拱坝体形的设计要点。由于宽谷拱坝坝段多,其出现质量问题的机会就多,积累起来对拱坝安 全运行不利,因此应重视对宽谷拱坝地质条件、体形设计、温度控制、施工质量等各个环节和因素的 把控。在设计工作中,根据实际情况采取不同的宽谷拱坝体形优化措施,可以达到控制坝踵应力的目 的,满足设计安全性及经济性要求。     

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。     

五心变厚高拱坝体形优化设计

该文介绍了永泰县青龙溪大洋水电站工程拱坝(最大坝高87.0m)的设计优化过程。在传统的拱坝设计基础上,结合省内外已建拱坝工程的经验,参考已建工程的拱坝体形设计参数,综合分析拱坝各体形参数内在规律和相互制约影响,合理选择和兼顾各体形参数的特征值,采用三次幂指数多项式曲线方程拟合,实现各拱坝体形参数优化组合设计,取得可观社会经济效益,可供类似工程借鉴参考。     

拱坝封拱温度场及体形综合优化方法

以拱坝体形参数及封拱温度场为优化的设计变量，以坝体混凝土、基础开挖及冷却总费用为目标函数，以安全要求及可实施性要求为约束条件， 建立了拱坝封拱温度场及体形综合优化的单目标非线性规划模型.算例结果表明模型合理，方法可行。     

江口水电站拱坝体形设计

江口拱坝基地质条件复合，以拱坝分析与优化软件系统ADAO为工具，在相同的设计条件下，设计时选择了三心圆，抛物线，对数螺旋线和以中心线曲率半径描述的混合曲线（以下简称为混合线）等4种平面拱圈形式分虽作拱坝体形优化设计，结果表明：4种线形均能适应江口地形地质条件，而抛物线形适应能力更强些，故江口拱坝选定抛物线平面拱圈形式，各种线形拱坝的拱冠梁上游面曲线，拱冠厚度，拱端厚度,拱冠处平面拱圈中心线曲线半径等参数沿高程均采用3次多项式描述，在大量敏感性分析基础上作出了体形，经多方法，多程序计算分析，有是适应坝址地表地质条件的合理体形。     

万家口子碾压混凝土拱坝科研成果及其应用

万家口子水电站碾压混凝土拱坝坝高167.5 m,是目前世界上最高的碾压混凝土拱坝,因其坝高及规模在同类工程中的前沿性,在设计中有许多关键问题值得深入研究,为此开展了拱坝体形优化、坝体温度控制、整体安全度等专题研究,取得的科研成果已直接应用于工程设计中。这些成果不仅在选定拱坝体形、确定坝体分缝和其它温控措施、制定坝基加固措施等方面具体地指导了设计工作,显著提高了设计效率和质量,而且在减少工程量、节省工程投资方面发挥了巨大的作用。同时,在拱坝快速建模、拱坝体形优化、含缝拱坝的温度场和应力场分析方法上有突破和创新,为高碾压混凝土双曲拱坝的筑坝技术更大范围的推广应用提供了成套技术。     

双目标优化的有效点集及拱坝双目标优化

通过研究，提出并证明了双目标优化的有效点集是像集的第３像限的边界；在此了，得到拱坝双目标优化的一个实用解法，可供高拱坝体形设计参考。     

深清源细石混凝土砌石拱坝设计

深清源水库拱坝是一座建于较宽河谷的拱坝,其体型设计过程中采用了优化技术.文章就深清源水库拱坝的设计特点,从拱坝体形设计、应力分析、坝座稳定分析等方面作了介绍.     

基础变形模量不确定条件下的拱坝体形稳健可行性优化设计

针对拱坝在具体实施时,基础变形模量等设计参数常常与设计取值有所差别的问题,为了使拱坝优化设计体形能够适应设计参数可能发生的变化,基于最大波动分析方法讨论了考虑设计参数不确定性时的稳健可行性约束条件;建立了基础变形模量不确定条件下的拱坝体形稳健可行性优化设计模型。对某拟建椭圆线型拱坝进行的优化设计表明,优化体形的坝体体积比初始设计体形减小了3.31%,而且优化体形能够很好地适应基础变形模量的不确定性,在基础变形模量的可能变化范围内坝体应力均能满足设计要求。     

基于应变能与模糊贴近度的拱坝体形稳健优化设计

在拱坝体形优化设计时,以坝体应变能及其对基岩变形模量的灵敏度为目标函数,建立了拱坝体形稳健优化设计模型。具体求解时,首先对各分目标进行单目标优化,得到理想解,然后通过构造目标函数向量与理想解目标向量的模糊贴近度,将稳健优化模型转化为求最大模糊贴近度的单目标优化问题。结合某拟建拱坝的工程算例表明,相比于线性加权法,模糊贴近度法的优化结果更靠近理想解,坝体的应力状态更优。     

国内外拱坝体型优化研究现状及发展

为使拱坝优化设计在水利水电工程中得到进一步的发展和应用,简要回顾了拱坝体型优化设计的发展历史,系统地总结了拱坝的几何模型、拱圈线性、优化目标、约束条件、结构分析方面的应用现状及最新成果,并对目前拱坝体型优化设计中尚存在的困难及在工程中的应用前景进行了探讨和展望。通过优化设计可得到满足安全性和经济性的拱坝最优体型,大大提高了计算效率,节省了建设资金,具有显著的经济效益,为高拱坝建设和拱坝体型优化应用提供参考。     

基于无私合作博弈模型的拱坝体型多目标优化设计

以坝体体积、最大主拉应力和整体应变能作为目标函数,建立拱坝体形多目标优化设计模型,提出基于无私合作博弈模型的多目标求解方法。将3个设计目标视为3个博弈方,通过计算设计变量对目标函数的影响因子和模糊聚类,将设计变量分解为各博弈方拥有的策略空间。采用合作约束力协议,建立博弈得益函数与目标函数之间的映射关系。各博弈方分别以自身博弈得益函数为目标,在各自的策略空间中进行单目标优化,获得本博弈方对其余博弈方的最佳对策,所有博弈方的最佳对策形成一轮博弈的策略组合,并根据收敛判别,通过多轮博弈,获得最终的博弈解。以白鹤滩拱坝为例,设计结果显示体积方量减少了27.7万m3,最大主拉应力降低了0.58MPa,应变能下降了0.057GJ,体现了无私合作博弈解法的有效性。     

最优控制理论在拱坝动力优化中的应用

在拱坝的动力优化中，应用传统的以体积为目标函数的数学模型，有一定的局限性．本文用最优控制理论建立双目标模型与能量模型对拱坝进行动力优化分析，两模型综合考虑拱坝的安全性、经济性和稳定性．并以小湾拱坝的计算结果验证两模型的合理性与可行性．     

二滩拱坝设计与优化

在二滩双曲拱坝设计过程中，对拱坝体形优化、坝体断面设计、坝体强度与坝肩稳定设计准则等一些关键技术问题进行了深入研究，其设计思想、设计方法和设计原则借鉴国家“七五”“八五”重点科技攻关和国际咨询的结果，可供同类工程参考。     

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。     

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。     

杨房沟水电站枢纽布置设计及主要工程技术

杨房沟水电站坝址河谷狭窄,两岸边坡高达500～600 m,危岩体众多,近坝区分布有大型崩坡积体和泥石流沟。杨房沟水电站枢纽布置十分紧凑,建筑物包括混凝土双曲拱坝及坝身表、中孔和坝后水垫塘及二道坝,引水发电系统布置在河道左岸山体内。通过积极开展动态设计和科技创新,工程建设进展顺利。在危岩体分类及处理、地下洞室和边坡支护动态设计、拱坝体形和泄洪消能优化、崩坡积治理等方面取得了较为丰富的经验。相关经验可供其他水电站枢纽优化设计参考。