基于遗传算法的沙河渡槽优化设计

对遗传算法进行了改进,分别研制了基于混合遗传算法的U形和矩形2种断面形式的渡槽结构优化设计程序.针对沙河渡槽进行了优化设计,分别得到了U形断面4、2槽和矩形断面4、2槽共4种槽型方案.优化结果表明,U形渡槽比矩形渡槽具有较明显的优势,如自重轻、受力条件好、应力集中现象不明显、温度应力较低等.其中矩形断面4槽方案已被委托单位采用,U形断面4槽方案被列为替换方案.     

输水渡槽的优化设计研究

以渡槽施工投资最小为目标函数建立数学模型,对渡槽槽身断面进行了优化比选,以边坡系数为设计变量,将常用渡槽槽身断面形状设计计算的显式方程用于渡槽断面的优化设计,采用差分进化法对实用经济断面进行了分析。结果表明:底部为半圆形的U形渡槽在满足过流量以及安全性等基本要求下,可有效地减小截面尺寸,节省工程投资。     

南水北调中线穿黄U形渡槽方案主要技术问题浅议

南水北调中线穿黄U形渡槽方案自1994年开始研究以来，历经10年时间．其中关于U形渡槽方案的槽身断面、耐久性、抗震、桩基础、施工等设计以及两个渡槽共用槽墩基础不均匀沉降等问题一直是专家关注和争论的焦点．从近10年具体参与工作的角度，对其主要技术问题进行了归纳和分析研究．     

南水北调中线超大“U”形渡槽结构设计研究

双向预应力“U”形渡槽为薄壁构件,槽身结构复杂,在自重、水荷载、风荷载、温度、预应力等荷载作用下,用常规的结构力学方法难以对结构应力及变形进行分析。以南水北调中线某渡槽工程设计为例,采用三维有限元法,研究断面尺寸、壁厚、纵横向钢绞线的布置,探讨改进槽身应力分布的方法,其研究方法和结论可供大型“U”形双向预应力渡槽结构设计借鉴。     

湍河渡槽结构形式比选

针对南水北调中线一期工程交叉渠系建筑物之一的湍河渡槽,充分考虑渡槽跨度大、流量大、结构复杂等特点,对比各种形式后提出双槽矩形断面形式作为研究重点,并针对双槽矩形断面,对比了4种方案,从5个方面来计算分析研究,结果表明“U”型槽方案具有满足槽下净空、工程量省,且槽体结构具有加大跨度潜力等设计优点,但也具有需要调整槽跨才能满足壅水高度标准的缺点。综合各结果,“U”型渡槽可作为南水北调中线工程湍河渡槽的设计方案。     

浅谈湍河渡槽结构形式比选

湍河渡槽是南水北调中线一期工程的一种交叉渠系建筑物,针对其跨度大、流量大、结构复杂等特点,综合分析后提出采用双槽矩形断面形式。通过对比4种方案,从槽下净空、上游雍水、应力控制、施工、投资等5个方面分析计算,认为"U"型槽为最优方案,但也需要调整槽跨才能满足壅水高度标准。     

普沙渡槽结构形式的比选和论证

结合普沙渡槽现场地形地质条件,论述了梁式、斜拉式、桁架拱式渡槽采用U型、矩形槽身断面的优缺点,通过渡槽三维有限元静、动力分析和技术经济综合比较,推荐采用梁式U型断面跨度为35m的方案.     

排架渡槽流固耦合风振动力响应分析

以排架渡槽为研究对象,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,针对不同水深研究渡槽的动力特性,并采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法对比分析了矩形渡槽和U形渡槽流固耦合体的风振动力响应.结果表明:对于等流量工况,U形渡槽较矩形渡槽基频低;在风荷载作用下,U形渡槽槽壁上的动水压力比矩形渡槽大,但U形渡槽的横向位移响应和倾覆力矩比矩形渡槽小.     

大型预应力U形薄壳渡槽结构的优化

建立大型预应力U形薄壳渡槽结构优化设计的结构模型与数学模型，研制遗传算法结构优化设计程序，并利用优化程序实现U形薄壳渡槽的优化设计。以实例说明了结构优化设计经济效益较为显著。     

浅议渡槽现浇法施工技术

钢筋混凝土渡槽是灌区常用的输水水工建筑物。槽身的支承结构有拱肋、排架、砌石边墩等形式。槽壳断面有矩形、U形,施工方法根据渡槽的形式、尺寸、构件重量、吊装设备、地形和自然条件等因素而定。一般多采用预制吊装、预制吊装与现浇法结合及整体现浇法施工。本文着重介绍石头河灌区东干渠东滑峪支线渡槽整体现浇法施工技术。     

基于Excel平台的矩形渡槽槽身优化设计及优化机理研究

以矩形渡槽槽身断面优化设计为目标,选择应用广泛的矩形渡槽为案例,基于渡槽基本体型及相关设计规范,以其力学性能、稳定性能、几何要求为约束条件,借助Microsoft Excel平台及其"规划求解"功能,建立了矩形渡槽槽身优化模型的求解方法并使用该方法对重庆市开县鲤鱼塘水库东河分干渠工程灌区渠系渡槽进行了优化,深入分析优化变量的优化机理。结果表明,在满足各项约束的条件下,侧墙宽度对优化的限制最大,支座厚度对优化限制最小,调整侧墙宽度可最快优化断面。该优化方法可有效减少混凝土使用方量且优化过程简单快捷,能为矩形渡槽的设计及优化提供一定参考。     

南水北调涵洞式矩形渡槽运营期有限元仿真分析

采用结构优化设计方法,借助三维有限元分析软件ANSYS,针对大型涵洞式矩形渡槽结构方案,建立了渡槽的有限元模型,考虑了渡槽在运营过程中的10种工况组合,通过计算和实验数据进行分析,对比这些方案和模型的原理、方法、结果及其在实际工程应用中存在的问题,得出不同过水量下槽体结构应力及位移的变化规律等结论,计算结果具有较好的精度,满足工程要求,为同类预应力矩形渡槽的设计提供理论依据和指导。     

基于改进蚁群算法的渡槽结构优化设计

渡槽结构优化设计属于混合离散变量优化问题,针对利用一般连续变量方法进行离散变量优化设计的不足,对基本蚁群优化算法进行了改进:引入蚁群更新、沿途搜索等策略,在搜索过程中对设计变量进行工程化处理,蚂蚁按处理后的变量进行离散搜索。开发了基于改进的蚁群优化算法的混合离散变量渡槽优化设计的程序。实例研究表明,该算法对优化设计问题的特性无特殊要求,而且程序运行可靠,全局收敛能力强。     

大型U形双渡槽结构动力分析

应用三维有限元动力分析方法,建立大型U形双渡槽结构动力分析有限元模型,计算其在不同过水工况下的自振特性,并采用振型分解反应谱法分别按水工建筑物抗震设计的规范谱和穿黄工程场地危险性分析确定的场地谱计算渡槽的地震动力响应。结果表明：槽中水体对渡槽的自振特性影响显著;按场地谱计算的动力响应约是规范谱的3倍;支撑结构是渡槽抗震的薄弱环节。     

大流量预应力渡槽设计和施工技术研究

将现代工程科学最新的并在土木工程其它领域中行之有效的理论、技术、材料、方法应用于大型渡槽设计和施工技术的研究过程之中,同时结合典型工程开展理论分析、模型试验和现场原型试验研究,对当前设计和施工中提出的理论和技术问题给出了科学、经济、合理的解决方法。用课题成果给出的理论和技术体系对现有的大流量预应力渡槽工程进行优化设计和施工,预计可节约投资10%～20%,渡槽单跨经济跨越能力可达30～50m,减震效果可达30%以上,基本上解决渡槽槽身裂缝问题,保证渡槽工程安全运行。     

特大型高架渡槽托举效率对比研究

在强震地区,特大型高架渡槽结构设计的主要困难是其抗震减震性能设计。本文首次提出渡槽槽身托举效率的概念,并且用托举效率来衡量大型渡槽槽身的抗震减震性能,即利用ANSYS软件,在保证过水面积相等、结构应力和挠度大致相同的前提下,比较了不同材料、不同截面形式、不同跨度下的渡槽槽身托举效率。有限元分析结果表明40 m跨预应力混凝土两槽独立式U型渡槽为最优方案。     

大型钢筋混凝土涵洞式渡槽结构分析与试验研究

针对南水北调中线总干渠钢筋混凝土涵洞式渡槽双槽分缝结构形式进行了三维空间有限元分析，并以具有良好代表性的涵洞式渡槽的边联段为试验对象，进行了结构仿真试验，经成果整理并与有限元计算结果对比验证，两种手段所得结果基本吻合，从而为优化工程设计提供了依据。     

槽内水深对渡槽-水体耦合结构抗震性能的影响

采用有限元数值计算方法,研究槽内水深的变化对渡槽-水体耦合结构抗震性能的影响。数值结果表明,水体的存在使得渡槽结构的振动频率降低,在地震作用下,U形渡槽中水体的晃动幅度十分显著,从而改变了槽身地震反应性态。槽内水体对渡槽结构的影响程度与输入地震波的谱特性有很大关系,当输入地震波的主频范围覆盖渡槽结构基频,且槽内水体的振动频率与渡槽结构基频相近时,槽内水体对渡槽结构可以起到类似调谐液体阻压器(TLD)的减震效应,并对槽内水体减震效应的条件进行了判别。     

大跨度薄壁U形渡槽造槽机运行操作综述

南水北调中线湍河渡槽大跨度薄壁U型渡槽通过现场实践验证和不断优化,工程运用DZ40/1600型渡槽造槽机操作工艺合理、简便,满足工程设计要求;浇筑完成的槽身,经检测其结构尺寸和施工质量均满足设计要求,为大型渡槽造槽机施工积累了宝贵的经验。     

预应力渡槽的竖向振动特性和地震反应

首先建立了考虑预应力影响的渡槽竖向地震反应分析的变系数微分方程。然后应用模态摄动法和振型叠加法，提出了预应力渡槽竖向动力特性和地震反应的计算方法。最后通过典型工程实例分析，讨论了渡槽竖向地震反应分析中的预应力和槽内水体对渡槽动力特性和抗震性能的影响及渡槽竖向高阶振型对渡槽地震反应的贡献等。算例结果表明，施加预应力使渡槽的自振频率升高、抗震能力增强，渡槽的竖向地震反应中高阶振型的贡献可以忽略，槽内水体对渡槽的自振特性和地震反应有很大影响。在渡槽的抗震设计中应考虑渡槽竖向地震反应的影响。