拱坝体形优化设计的非线性研究

以拱梁分载法为基础,采用有限元方法进行拱坝应力分析和体形优化,提出了拱坝体形优化方案,有助于提高拱坝的安全度和降低造价,提高拱坝设计水平．     

基于加速微种群遗传算法的拱坝体形优化设计

以型值点坐标、拱端厚度和半中心角为体形参数构造三次样条线型拱圈,给出了三次样条线型拱坝体形优化设计模型.采用加速微种群遗传算法求解拱坝优化设计问题,对约束条件根据复杂程度采用不同的处理方法,即相对比较简单的几何约束采用直接检验法,对较复杂的性态约束采用罚函数法处理.以某拟建拱坝的安全性优化设计为例进行了计算,结果表明优化设计的坝体最大主拉应力比初始设计减小了42%,显示了加速微种群遗传算法的有效性与可行性.     

拱坝体形的两目标优化设计

研究了同时考虑拱坝“体积最小”和“最大拉应力最小”的两目标优化设计,采用线性加权的加权的统一目标法求得非劣解集后,利用模糊贴近度从中选取最优解,讨论了不同隶属度和贴近度公式的影响,给出最优解的简便几何求法,某拱坝算例说明本文方法有效,并显示了两目标优化体形的一些可拱设计参考的体形特征。     

拱坝考虑扭转作用的拱冠梁法的积分方程数值解法

本文利用Ｂｅｔｔｉ定理提出一种分析拱坝应力的新方法──积分方程法。该法适用于中、小型拱 坝的设计。与现有的方法相比，该法具有计算简便，适用范围广的特点。     

拱坝的开裂计算

在试验研究的基础上,建立了岩石与混凝土结合面三维裂缝扩展的强度准则;运用上述强度准则及有限元分离裂缝模型提出了拱坝开裂的计算方法,并给出了应用实例。     

基于博弈理论的拱坝体形多目标优化设计

以坝体体积、最大主应力、高应力区范围为目标函数,建立了拱坝体形多目标优化模型.根据多目标优化设计问题与经济学中博弈问题之间的相似性,将多目标优化中的各分目标函数看成博弈方,所有可行解就是博弈策略集,从而提出了拱坝体形多目标优化设计问题的合作博弈方法.白鹤滩拱坝体形优化设计结果表明,该方法比传统的多目标优化方法(如线性加权法和理想点法)更能综合反映各优化目标的要求,优化结果更加合理,并具有较高的计算效率.     

关于基础对拱坝坝体约束效应的研究

结合科恩布赖茵拱坝的工程实例,就基础对拱坝坝体的约束效应进行了三维有限元分析,发现施工时预留的陡坎对拱坝坝体应力影响显著,同时建议拱坝施工时地基开挖成概化的地基界面.     

防止高拱坝坝踵开裂和屈服的工程措施研究

对防止高拱坝坝踵开裂和屈服的两种常用工程措施周边缝和底缝进行研究．研究中坝体混凝土、缝和坝基材料采用不同的非线性材料模型．结合292m高的小湾拱坝对设缝前后的坝体位移场、应力场、开裂区和屈服区进行分析研究,重点讨论设缝对坝体屈服和开裂的影响．对小湾拱坝的研究结果表明：(a)未设缝时,在坝基附近的垫座内出现较大范围的开裂和屈服;设置周边缝时,垫座内的开裂和屈服明显减少;设置底缝时,坝踵附近的开裂和屈服明显减少,但在设缝两侧,尤其是两侧缝端附近,垫座内的屈服现象比无缝情况时更严重．(b)小湾拱坝设周边缝的效果要优于设底缝,设缝范围可限制在缝面开裂的范围内．     

白鹤滩拱坝三维非线性有限元分析

采用三维非线性有限单元法对白鹤滩拱坝进行了3种荷载组合下的非线性分析。结果表明,在基本荷载组合一工况下,坝体上游面有最大主拉应力为6.04 MPa,发生在坝底550 m高程右拱端,下游面有最大主压应力为14.50 MPa,发生在620 m高程左拱端;坝体自重施加方式对坝体应力,尤其是上游面拉应力,有较大的影响;但在基本荷载组合一工况下,坝体自重按整体自重考虑,上游面最大主拉应力6.04 MPa,有限元等效最大主拉应力为3.15 MPa。     

在强度模糊性和模糊安全尺度下的拱坝优化设计

本文在综述拱坝优化设计文献的基础上,首先,提出了在模糊强度约束下的拱坝优化设计模型。借助于模糊规划,结构模糊优化可转化为目标和约束的隶属函数的普通非线性规划。这种方法不仅使用方便,而且计算量比α—水平集解法少。其次,我们分析了拱坝设计中引起模糊性的主观因素,借助于模糊似然推理原理,建立了模糊安全尺度模型和以此为基础的优化设计。基于这种尺度的优化设计,可以得到经济、安全且更加接近实际的工程情况。通过拱坝大量的工程实例计算,得到了令人满意的结果。     

钢桁架拱桥的结构优化分析

为优化钢桁架拱桥的结构设计,利用ANSYS有限元软件的APDL二次开发功能,建立参数化钢桁架拱桥模型,开发影响线计算程序.利用影响线求解桥梁结构最不利活载位置.通过灵敏度分析将优化设计与可靠度分析联系起来,以桥梁结构关键构件和关心位置最大轴向应力和最大竖向位移为状态变量,以截面尺寸为设计变量,并以全桥自重为目标函数,将基于可靠度的结构优化与传统结构优化进行对比.结果表明,基于可靠度的钢桁架拱桥优化结构可以节省大量计算时间和空间,并有效减轻桥梁的自重,改善结构受力.     

隔河岩上重下斜封拱式重力拱坝设计研究

为适应隔河岩坝址特殊的自然条件，采用拱梁分载法进行平、斜封拱,坝的比较计算，并对各种斜封拱坝方案进行分析研究，结合三维有限元计算及结构模型试验验证，选用三心单曲、上重下斜封拱式重力拱坝体型。安全监测资料表明：大坝受力条件优越，运动正常。     

关于拱坝柔度系数的讨论

针对以往认为龙巴迪破融曲线是只与坝高有关的直线，没有将它与拱坝的安全性指标直接联系起来这一情况，从混凝土坝体的强度和屈曲稳定出发，得出两类曲线：一类与坝体混凝土的强度有关，是一簇以坝体混凝土强度为参数的双曲线；另一类与坝体的屈曲稳定有关，是一条指数曲线。     

有限单元法在高拱坝坝肩动力稳定分析中的应用

利用有限元法及三维实体任意截面数据处理技术,建立了高拱坝坝肩稳定安全系数计算分析方法,并编制了相应的计算和处理程序。通过对某高拱坝动力稳定性的分析计算,给出了拱坝坝肩在3个典型高程分别沿两滑移面交线方向、侧滑面及底滑面滑动的最小安全系数。     

碾压混凝土拱坝诱导缝断裂特性研究

通过数值计算分析了诱导缝的断裂特性;以实际工程为例,用断裂力学方法模拟了诱导缝的开裂过程,并对诱导缝的作用进行了探讨.结果表明:诱导缝开裂特性与诱导缝的位置、形式、两侧约束距离及相邻缝端的影响等因素有关;在诱导缝的开裂过程中,坝体应力有所降低,特别是诱导缝完全开裂时,应力下降非常明显;诱导缝设置可以首次开裂条件作为判别依据;为减少施工工序、提高施工效率,可在保证始终满足诱导缝开裂判别式的前提下适当加大中部诱导板的缝间距.