基于ANSYS的重力坝非溢流 断面的优化设计

根据重力坝基本断面的几何特性,利用ANSYS的参数化设计语言APDL编制程序,先拟定一组初始条件对重力坝进行整体模拟、细化单元,得到各阶段的力学指标。然后使用ANSYS优化技术中的零阶优化方法进行重力坝断面优化设计,使重力坝在满足应力约束条件和抗滑稳定约束条件的前提下,其断面面积最小,实现设计的经济性和可行性。最后,通过一个重力坝非溢流断面的设计算例得到满意结果。     

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。     

溢流重力坝剖面设计的最优化方法

以坝的上游面起坡点高程、上游面坡率、下游面坡率、下游面连接反弧半径和挑射角等５个剖面参数为决策变量，每一决策变量考虑５￣２１个状态变量；以满足现行设计规范要求的坝应力和抗滑稳定安全系数以及设计挑流安全距离为约束条件；以坝剖面面积最小为目标函数值，采用动态规划方法求解，在微机上仅需几分钟即可求得溢流重力坝的最优设计剖面参数。这一最优化设计的计算工作量仅为“穷举法”（同样用计算机）计算工作量的０．３７     

折坡重力坝基本剖面分析

在抗滑稳定条件较差的地基上通常建立上游坝面为折线的重力坝,对其断面进行简化,构造基本剖面,以上游坝面坡率及折点高度为设计变量,分析了应力约束及抗滑稳定约束,以单元坝段面积最小为目标函数,建立数学模型,采用差分进化法求解出全局最优解,并总结了不同情况下变量最优取值,得到了比较满意的结果.     

桃源水库碾压混凝土重力坝优化设计

根据桃源水库坝址区特殊地形地貌和水文地质条件,结合地质钻探结果并综合考虑两岸地形、基岩岩性、施工条件、筑坝材料及投资经济效益等因素,优选技术可靠、布置简洁、结构简单的碾压混凝土重力坝方案。大坝整体布置优化分析和设计计算后,合理确定了大坝坝顶高程和经济断面。应力及抗滑稳定计算成果表明:坝体整体结构应力及抗滑稳定安全系数均满足规范对重力坝高坝要求,优化设计方案具有明显的经济性与可靠性。     

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。     

基于重力坝应力计算及稳定分析的优化设计

目前中小型混凝土重力坝设计中普遍采用传统低效率的人工试算,不能得到最优实用剖面。立足中小水电站,以《混凝土重力坝设计规范》为依据,以数值计算软件为平台,以研究混凝土重力坝应力计算和抗滑稳定分析为重点,以结构优化设计理论为基础,以优化参数为条件,以重力坝剖面面积最小优化设计为目标,将材料力学法和有限元等效应力法相结合,刚体极限平衡法辅助整体及局部安全度,论述了基于重力坝应力计算及稳定分析的优化设计软件开发思路和方法,为实际工程设计提供理论指导。     

基于非线性规划的重力坝深层抗滑稳定优化算法研究

本文以坝基缓倾软弱结构面为露头的重力坝为研究对象,针对该种坝体可能发生部分下游基岩的剪断而产生滑动的问题,提出了一种重力坝坝基双斜滑动临界破坏滑面的计算方法。本方将下游基岩发生剪断破坏滑面的位置作为优化变量,以重力坝深层抗滑稳定安全系数作为目标函数,同时以等安全系数法方程为约束条件,建立重力坝深层抗滑稳定性分析的非线性数学规划模型,并使用数学规划优化算法求解下游岩体剪断破坏的最不利临界滑面以及其对应的安全系数的最小值。本文的计算方法,具有概念明确、计算精度高等特点,可将其应用于重力坝深层抗滑稳定性的分析。     

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。     

不同桩基方案下混凝土重力坝抗滑稳定分析

对某水电站工程重力坝靠近右岸岸坡的11号坝段的坝基抗滑稳定进行分析.由于该坝段一半坐落在基岩,一半坐落在土基,为了满足地基承载力以及抗滑稳定的要求,在该坝段基底需要设置桩基,桩基采用圆桩型式.文中对两种不同桩基方案下的整体结构进行三维有限元变形应力分析,得到了11号坝段及桩基的位移应力及分布规律,计算得出了该坝段的抗滑稳定安全系数.计算结果较为全面地反映了两种桩基方案下坝体及桩基的实际工作状况,为工程的优化设计提供了依据.     

重力坝沿建基面抗滑稳定的研究

《混凝土重力坝设计规范》规范提供的抗剪强度公式和抗剪断公式,都是设计重力坝时对重力坝进行整体抗滑稳定分析,整体抗滑稳定分析不能反应重力坝剪切失稳的实际过程.文章采用有限单元法对4种不同坝高的重力坝进行了计算,根据有限元计算的结果,用点安全系数法进行重力坝失稳过程的探讨,从局部反映重力坝的失稳机理.     

缓折坡建基面上的重力坝的稳定应力分析

为了更好地适应坝基地质条件,减小坝基开挖量,或为了提高坝的抗滑稳定性,有时将坝的建基面设计成缓倾角折线坡基面.采用ANSYS结构分析软件,对某一缓折坡建基面上的混凝土重力坝进行有限元分析,研究了不同缓倾角对坝体应力和稳定的影响,由此得出一些有益的结论,可供设计参考.     

基于非连续变形分析的重力坝变形预警指标

传统的确定大坝安全监控指标的方法都采用小变形和连续性假设,不能把重力坝的整体抗滑稳定与大坝变形有机地结合起来。在研究影响混凝土重力坝安全的因素和预警指标体系的基础上,引入基于块体理论的非连续变形分析,考虑坝体和坝基整体抗滑稳定,采用强度折减系数法分析了三峡大坝左岸厂房3#坝段的整体抗滑稳定性,得到了安全系数与大坝位移之间的内在联系。根据失稳判据和坝体位移与强度折减系数之间的关系曲线确定了大坝的结构性态,并估计出大坝弹性状态和承载极限状态的变形预警指标。     

复杂地基重力坝深层抗滑模拟研究

重力坝抗滑稳定性关系到水库地整体安全,极为重要。本文采用离散元法对含层理、节理等复杂结构面的坝基抗滑稳定性进行了数值模拟研究,计算了不同地质条件下水库无蓄水、水库蓄满两种工况的坝体稳定性。研究表明:水库在无蓄水时,坝体稳定性都比较好,但当水库蓄满后,坝体稳定性受地质环境影响显著,多滑动面形式比双滑动面形式更有利益坝体稳定,并且与重力坝的重心位置有关。本文提出的方法与计算结果,可供复杂地质条件下重力坝设计参考。     

基于概率—模糊—区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法

借助传统概率模型评估重力坝服役安全需明确参数的概率分布,而非概率区间模型所得结论难以准确度量重力坝服役可靠程度,因此,本文提出了基于概率-模糊-区间混合模型和改进分枝限界法的重力坝可靠性分析方法。基于原型、室内试验成果与安全监测资料,结合参数时变模型和区间反演分析方法,建立综合考虑随机变量、模糊变量和区间变量的重力坝可靠性分析混合模型;利用信息熵法和Karush-Kuhn-Tucker(KKT)最优化条件解耦混合模型,通过基于当量正态化法的验算点法(JC法)计算可靠指标;对传统分枝限界法加以改进搜索主要失效模式,采用Ditlevsen窄界限法计算体系可靠度,综合评估重力坝整体服役安全。工程实例分析表明,本文方法可求解多种不确定因素共存的重力坝可靠性分析问题,适用范围较广;计算结果仍为概率可靠指标,表明在符合重力坝运行规律的前提下所选定坝段存在滑动失稳的可能性,与大坝的实际服役情况相吻合。此外,建立的可靠性分析混合模型,经一定的改进和拓展后,亦可用于其他结构工程的可靠性分析。     

考虑非正态变量相关性的重力坝抗滑稳定可靠度研究

为了研究相关非正态变量对重力坝抗滑稳定可靠指标的影响,采用Jc法、映射变换法和实用分析法计算了具有独立非正态变量时某重力坝抗滑稳定的可靠指标,以及用二阶矩矩阵法计算了非正态变量抗剪断摩擦系数f和黏聚力c字在相关性时重力坝抗滑稳定的可靠指标。通过计算分析表明：理论上Jc法、映射变换法、实用分析法三种方法对独立非正态变量的正态化处理方式有所不同,但对于文中实例计算结果基本一致;当变量间不考虑相关性时二阶矩矩阵法蜕化为Jc法;重力坝抗滑稳定的可靠指标随着f和c之间负相关系数的减小而增大,f和c’采用正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标比f和c采用对数正态分布概率模型计算的重力坝抗滑稳定的可靠指标小。     

基于ANSYS的滚水坝稳定与应力分析

以碗牛坝水利工程为例分别利用刚体极限平衡法和有限元法计算溢流重力坝沿坝基面的抗滑稳定,并对这两种方法的分析结果进行了对比,总结两种方法各自的优缺点,同时对坝体基底应力进行简要分析,并提出了需要进一步研究和解决的问题。