渐进结构拓扑优化在重力坝中的应用研究

摘要:实体重力坝是重力坝坝型的发展趋势。文章以ANSYS10.0为平台,结合APDL语言,在传统的渐进结构优化（ESO）思想的基础上,采用结构的应变能删除准则,对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化。优化结果表明：结构的应力和抗滑稳定均满足规范要求,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了此方法对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化是可行和有效的。     

渐进结构拓扑优化在重力坝中的应用研究

实体重力坝是重力坝坝型的发展趋势.文章以ANSYS10.0为平台,结合APDL语言,在传统的渐进结构优化(ESO)思想的基础上,采用结构的应变能删除准则,对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化.优化结果表明:结构的应力和抗滑稳定均满足规范要求,且优化结果与工程实际要求较吻合,同时也从数值上验证了此方法对实体重力坝非溢流坝段进行拓扑优化是可行和有效的.     

结构的模糊不确定因素对可靠度的影响

模糊不确定性和随机不确定性一样，对结构可靠性有影响，而现行的结构可靠度理论对此无法考虑．本文用模糊数学模式来定量确定其对结构可靠度的影响．通过对某重力坝用改进ＪＣ法程序计算该坝可靠度和考虑模糊不确定性对可靠度的影响，提出了有益于可靠度计算的建议．     

联立SBFEM与PSO-LSSVM的混凝土重力坝综合弹性模量快速反演方法

针对混凝土坝综合弹性模量常规反演法效率低及其有限元正分析受限于网格划分等问题，提出一种联立比例边界有限元法（SBFEM）和粒子群算法优化最小二乘支持向量机（PSO-LSSVM）的重力坝综合弹模快速反演方法．通过分析混凝土重力坝坝体综合弹模与水平位移的映射关系，在构建重力坝综合弹模反演方程基础上，建立基于MALTAB平台的重力坝结构比例边界有限元模型，并利用PSO-LSSVM算法对大坝结构正分析结果学习训练获取其反演参数．经实例考证表明，该方法无论其数值结果精度还是计算效率皆有所提升，同时克服了大坝结构常规反分析受制有限元奇异单元等先天缺陷影响，实现重力坝结构性能等效参数快速识别，为混凝土坝变形性能监测提供新的思路．     

基于混凝土损伤理论的重力坝体型优化设计

重力坝体型优化设计一直以来都是一个重要的研究课题,在施工和运行过程中,长期在荷载作用下坝体不可避免的会产生损伤,使材料性能劣化,尤其是在应力集中较大的坝踵附近,因此在重力坝体型优化设计中应该考虑损伤的影响。在常规优化设计的基础上,基于混凝土指数函数损伤理论,考虑和限制坝踵的损伤的发展,采用有限元软件ANSYS自带的一阶优化法,全程编写分析文件和优化文件的ADPL语言对某重力坝进行体型优化设计,得出当将坝踵损伤控制在峰值损伤时,既可以控制损伤的进一步发展,保证坝体的安全,同时也可得到较为经济的剖面形态,该重力坝剖面形态比常规设计得到的结果更符合重力坝材料性能劣化后的工作性态,可为以后的坝工设计提供一定的参考。     

应力强度因子的边界配置法程序及工程应用

从断裂力学的观点出发，在水压和自重的作用下应用边界配置法，求解重力坝坝踵区的应力强度因子，据此分析重力坝的开裂和稳定性，突破了传统的重力坝关于强度和稳定性的设计方法，其工程效益显而易见。     

空腹重力坝的优化设计

将在江西省建造的一座空腹重力坝,是在空腹内设拱,拱上填渣。它比一般空腹重力坝更能节约工程量,对改善坝踵应力以及提高坝体的稳定性有利。本文针对该坝断面及其所设的内拱轴线进行了优化设计。大坝断面优化采用可行方向法和复合形法,在设计变量、目标函数相同的条件下,二种方法取得了几乎完全一致的结果。内拱拱轴线的优化设计采用逐次迭代法,取得的成果对原设计有显著改善。     

混凝土重力壩的渗透压力

一、渗透压力对於混凝土重力坝的影响 重力坝是古老坝型之一,几百年前,已采用浆砌条石的重力坝。本世纪开始,逐渐采用混凝土重力坝,世界各国都修筑过不少这种坝。根据最近美国工程师所做的统计,在30公尺以上的1,299个坝中,有百分之五十是重力坝。重力坝有许多缺点,如材料的强度没有充分利用,因此要消费较多的材料等。此外,重力坝内有较大的渗透压力,需要加大重力坝的剖面,更增加了材料的消耗。 本文研究重力坝内渗透压力的计算方法,以及减少渗透压力的措施。 首先说明渗透压力对重力坝的影响。在岩石地基上的重力坝剖面基本上是三角形的。由…     

基于断裂力学理论的重力坝使用寿命估算

针对重力坝坝踵裂缝处于工一Ⅱ复合型状态的特点,引入相当应力强度因子概念并结合Pails公式,用断裂力学理论和方法对重力坝寿命估算进行了初步探讨,给出了重力坝寿命估算的计算公式．该公式在理论上有一定的合理性,有助于改进坝工技术,提高坝工建筑物安全等级评估的准确性．     

碾压混凝土重力坝模板技术探讨

本文分析了非溢流碾压混凝土重力坝和碾压混凝土溢流坝各种模板型式的优缺点及其适用性，并提出了几种新型模板，以供碾压混凝土坝工程试用．     

混凝土重力坝剖面优化设计的数学模型研究

混凝土重力坝的实用剖面优化设计是根据安全、经济和强度要求,通过分析计算,选择一个体积最小、施工方便的剖面形态和轮廓尺寸。本文建立了混凝土重力坝结构优化设计的数学模型和优化设计的VB软件,并应用该软件对工程实例进行了优化设计,结果证明该优化设计方法及软件具有较好的工程实用性。     

唐河水库坝型比选

阐述了山西省灵丘县唐河水库的工程概况,对初设阶段确定的混凝土重力坝方案与混凝土重力坝+混凝土面板堆石坝方案进行了分析比较,认为混凝土重力坝+混凝土面板堆石坝方案优于混凝土重力坝方案。     

非溢流混凝土重力坝的抗震性能分析

采用平面有限元法,计算了六库水电站右岸非溢流重力坝在设计静力工况和设计地震工况下坝体的变形及应力分布情况,并进行了校核工况下的强度复核.通过分析坝体在设计工况下的工作性态和对坝体的抗震性能进行评估,验证了本重力坝设计方案的可行性和安全性.     

基于XGBoost-PSO的混凝土重力坝体型多目标优化设计

为解决重力坝优化设计以截面尺寸作为唯一设计变量,缺乏考虑材料属性对重力坝优化设计影响的问题,综合经济、抗震安全进行重力坝多目标优化设计方法研究,构建了综合经济、抗震安全指标的多因素评价体系;采用ABAQUS软件对重力坝进行有限元静动力分析,基于计算结果采用变权功效系数法进行量化评价;采用XGBoost-PSO算法进行寻优得到最终优化方案。实例验证结果表明：多目标优化方案与初始方案相比,在经济、抗震安全指标上都得到了明显改善;相比传统单目标优化模式,经济、安全多目标优化更适用于抗震安全要求高的重力坝工程。     

基于破坏形态的重力坝地震易损性研究

大坝的地震风险分析是评价和改进大坝抗震安全度的有效工具.大坝的地震易损性是指大坝在给定地震荷载作用下发生各级损伤的条件概率,是地震风险研究（地震危险性分析、地震易损性分析、地震灾害损失评估）的3个主要组成部分之一.在考虑混凝土材料细观层次非均匀性影响的基础上,通过对碾压混凝土重力坝强震损伤破坏形态和过程的大量数值模拟,总结提炼了重力坝的典型震害形态,并据此提出了重力坝的五级震害等级划分标准.结合大坝设计地震超越概率,提出了大坝易损性分析方法,给出了金安桥重力坝挡水坝段的地震易损性曲线.研究结果可为混凝土重力坝的抗震设计和加固决策等提供参考.     

水下核爆作用下混凝土重力坝模型破坏试验

采用落锤冲击模拟水下核爆的一次冲击波对混凝土重力坝的作用.试验遵循弹性-重力联合相似准则,并以冲量相似条件确定冲击摆的质量与悬挂高度.对两种坝体和坝基接触条件,即一种在平滑基底上筑坝,一种在锚固基底上筑坝,开展模型坝的冲击试验,得到模型坝体的动力特性.试验结果表明,坝体破坏模式包括贯穿性断裂、滑移、碎裂、层裂和抛掷等.并初步研究了核爆输入能量和大坝耗散能量之间的平衡关系.     

土石坝广义模糊优化设计

将广义模糊优化设计理论引入土石坝的优化设计中，对设计变量的选取及约束条件中模糊性因素的隶属函数作了较为详细的研究，建立了土石坝断面广义模糊优化设计模型。采用满足度解法将广义模糊优化模型转化为确定性优化模型进行求解。结合某面板坝工程实例进行断面优化设计，考虑约束条件的广义模糊性，获得了满意的计算结果，通过初始方案与优化方案的分析比较，肯定了土石坝断面广义模型优化设计方案的经济性，合理性与安全可靠性。     

高混凝土重力坝整体抗震性能研究

建立了考虑实际地形、地质条件影响的整体重力坝有限元模型,分别以规范反应谱、场地反应谱为目标谱合成了设计地震、校核地震下共4条人工地震波,然后对该整体重力坝模型在4种工况下进行了时程动力分析,并对坝体关键部位的主应力按极限状态公式进行了强度验算,结果表明:在该设计、校核地震作用下,高混凝土重力坝整体抗震性能比单个坝段要强,坝踵垫层混凝土和上、下游折坡处材料抗拉强度均满足要求;坝趾的抗压强度也满足要求,并且具有较大的安全裕度;场地谱人工波的计算结果与规范谱人工波的结果很接近.