拱坝开裂约束下体形优化设计研究

建立开裂约束下拱坝体形优化设计模型,在5种工况下采用改进的复合形法对拱坝体形进行常规优化设计,然后采用三维非线性有限单元法,研究不同工矿下拱坝的开裂位置和深度,以探讨拱坝开裂对其他工矿下坝体应力状态的影响.实例计算得出了比较合理的拱坝优化体形.     

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。     

拱坝整体非线性稳定分析

根据拱坝的结构特点,针对乌江构皮滩拱坝坝址区存在的层间错动带,软弱夹层及断层破碎带等的复杂地质条件,采用三维非线性有限元法研究其应力应变及稳定问题,对大坝的安全性进行评估,为初步设计提供应力,位移及稳定安全系数等方面的参考依据。     

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.     

周公宅拱坝三维非线性有限元分析

用三维非线性有限单元法对周公宅拱坝进行了基本荷载组合下的非线性分析和水压超载分析．结果表明：在基本荷载作用下坝体屈服范围不大,但右岸Fl和左岸F30处均有不同程度的屈服和开裂破坏,且这些地方有可能成为潜在的滑动面而影响坝肩稳定;超载系数在3．0～4．0之间．     

拱坝的三维非线性有限元分析

本文采用弹塑性——断裂模型描述混凝土和岩石类材料的性态以及开裂、压毁和混合型三种破坏模式。用弹塑性增量有限元法进行拱坝和地基的相互作用分析。加载准则在应变空间中构造。非线性迭代采用本文提出的子增量变K_p法。所编制的NAFA程序,能够进行拱坝的热弹塑性分析和一般材料非线性结构的有限元分析。     

某拱坝结构非线性有限元稳定性分析

为分析拱坝坝体与坝肩稳定性,通过建立三维非线性有限元计算模型,计算了基本荷载组合、特殊荷载组合两种工况下拱坝的位移和应力.依据数值计算结果,绘制了位移等及应力等值线,采用有限元分析法分析了坝体应力结果,并从超载安全系数法和点强度储备安全系数法两个角度探讨了坝肩岩体的稳定性,结果表明：1）拱坝的最大位移发生在顺流方向,最大位移值为8.95 mm;2）正常蓄水水位和校核洪水水位时坝体的最大拉、压应力均满足容许应力要求;3）坝肩岩体的安全系数为3.8,满足安全要求.     

非线性拱坝-地基动力相互作用的 FE-BE-IBE 模型

同时考虑了高拱坝地震反应中的两个重要因素,即拱坝—地基动力相互作用和横缝非线性影响,并采用子结构技术加以实现,在拱坝地震反应分析中较以前有重大改进。由边界元—无限边界元耦合模型得到的地基频域动力刚度通过拟合法转换成时域离散参数,得以与拱坝有限元相耦合并在时域中求解。地震输入采用一种简化模型,在考虑无限地基辐射阻尼的同时避免了地震通过基岩后的人为放大。计算表明地基辐射阻尼对拱坝地震反应有显著影响。     

以应力为目标的拱坝体型优化设计

针对垢次曲线型拱坝,以最大拉应力最小为目标,建立了拱坝体型优化设计的数学模型,对某拟建高拱坝进行的优化设计研究表明,二次曲线拱坝能够更好地适应河谷形状;采用本文模型获得的优化体型可以在一定的坝体体积限制下,使最大拉应力得降到降低而且拉应力区域也有所减小。     

基于有限元内力法的某拱坝加固培厚方案对比分析

随着使用年限的增长,拱坝不断老化并产生各种病险危害．目前,拱坝的加固培厚成为一种普遍采用的措施,其技术和安全性也逐渐受到关注．针对某拱坝培厚加固有2种方案,即在下游面或者上游面培厚加固,采用有限元内力法计算该坝体及其2种培厚方案坝体应力,结果表明在下游面对坝体加固培厚方案更优,为拱坝加固培厚方案的选择提供依据．通过规范等效应力法和试载法对计算结果复核,验证了计算结果的正确性．     

周边缝拱坝应力的弹性有限条元分析

本文应用壳体理论和有限条元法解周边缝拱坝的坝体变位与应力，导得坝体条元的刚度矩阵及等效结线荷载，编制了计算机程序和计算实例。     

湛河提篮式拱桥空间静力分析

以平顶山市湛河提篮式拱桥为工程实例,采用Ansys有限元软件建立了该提篮拱桥的空间有限元计算模型,分析了拱肋、系杆梁及吊杆等主要构件的受力与变形性能.计算结果表明:该提篮拱桥各构件的受力与变形基本关于跨中对称;全桥除端部2根吊杆张力较小外,其余吊杆张力分布较均匀,具有较大的安全储备;拱肋、系杆梁总体处于受压状态,在吊杆位置处弯矩发生变化,剪力产生突变;全桥以竖向位移为主,最大竖向位移发生在拱顶,拱肋横向位移偏向桥梁轴线方向,系杆梁竖向位移较小,基本维持在水平状态,该提篮拱桥各方向位移数值均小于规范规定的要求,桥梁线形控制较好.计算结果可为同类桥型设计提供参考.     

形状记忆合金轴对称结构的有限元分析

采用形状记忆合金（ＳＭＡ）的本构方程和有限变形理论,考虑拉、压不同应力状态对相变点移动的规律,编制了ＳＭＡ轴对称大变形有限元程序．通过实例计算,与单向拉伸下解析所得的应力、应变曲线基本吻合,证明了程序的正确性．     

坝后背管与拱坝共同工作的有限元分析

本文给出用以分析拱坝及其背管共同工作的计算模型.在背管与坝体之间布置夹层单元以模拟施工的薄弱面,并根据施工程序分级加载,对结构进行非线性分析.它可以分析背管对坝体应力分布的影响,还能给出背管与坝体之间接缝处和背管本身的应力状态.通过对李家峡工程的计算,分析了这种结构的工作情况,并得出一些有意义的结论.     

拱坝砼标号合理选择的探讨

本文对砼设计标准，利用砼后期强度以及拱坝应力重分布的特点等方面的综合分析，探 讨了拱坝砼标号的合理选择以及降低拱坝砼个别部位抗压安全系数的合理性，以期获得更经济安 全的拱坝．