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。     

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.     

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.     

基于模糊理论的高拱坝体型多目标优化设计

综合考虑静力荷载作用下双曲拱坝的经济性与安全性,采用坝体体积作为经济目标函数,坝体最大主拉应力作为拱坝局部区域的安全目标函数,整体应变能作为拱坝整体安全目标函数,建立高拱坝体型的三目标优化设计模型.根据模糊数学理论,计算海明距离、贴近度和关联度,对这些指标进行加权建立模糊评价函数.以某拟建拱坝为例进行了优化设计,结果表明,模糊优化体型在多个目标函数上改善效果较明显:体积方量减少了25.03万m3,占总体积量的3.63%;最大主拉应力小了0.70MPa,降低6.05%;应变能下降了0.082GJ,下降2.20%.     

对数螺旋线双曲拱坝施工放样

随着计算机应用技术的开发和普及，拱坝体型优化设计应运而生，且设计方式日趋复杂化、先进化、经济化、合理化，并已由原来的单曲、等厚、圆弧、低拱坝发展到现在的双曲、变厚、非圆弧、高拱坝.多心圆、抛物线、椭圆、双曲线、对数螺线拱坝得到广泛推广和应用.但伴随而来的拱坝施工放样变得复杂和困难.为此，以采用中国水利水电科学研究院研制的拱坝优化“ADASO”程序优化设计的龙头寨对数螺线拱坝为例，介绍拱坝施工放样方法.     

基于有限单元法的高拱坝动力优化设计方法及其应用

利用分布式网络并行平台，建立了并行环境下有约束条件的非线性优化问题的复合形算法，解决了基于有限单元法的高拱坝动力优化设计问题，并对小湾拱坝进行了以主拉应力最小为目标函数的优化设计。     

船用螺旋桨优化设计与参数分析

为了提高螺旋桨优化设计的质量和效率,克服传统优化设计方法依赖经验和难以获得理论上最佳设计方案的不足,以KP505桨为例,将试验设计方法、椭圆基(EBF)神经网络近似模型和遗传算法相结合,提出了基于神经网络近似模型的螺旋桨优化设计方法.用试验设计方法为神经网络近似模型的建立提供足量且高质量的训练样本,用神经网络近似模型替代面元法进行螺旋桨水动力性能计算,用遗传算法帮助设计者在设计空间内获得最佳设计方案.结果表明:该优化方法能够同时实现螺旋桨扭矩系数的降低和螺旋桨效率的提高,比面元法设计结果的解集范围更广,优化过程耗费的时间大幅度缩减.     

序列响应面方法在薄壁梁轻量化设计中的应用

提出将近似模型引入到薄壁梁的耐撞性优化设计中,并利用序列响应面优化方法对近似模型进行优化。针对基于有限元网格模型的设计变量难于参数化的问题,开发了相应的程序将薄壁梁的材料、截面尺寸及焊点布置等参数进行参数化建模。研究结果表明:优化设计改善了薄壁梁的吸能特性,使它的质量大大减轻;基于近似模型的优化算法能较大程度地提高优化效率。     

拱坝体型设计的统计模型

应用数理统计方法，通过建拱坝数据库，确定拱坝体型厚高比，最小体积，最大柔度三个参数的统计模型，并对数座拱坝进行检验，得到比较一致的结果，提供的三个参数可拱设计人员在拟定拱坝体型几何参数和进行型优化设计时参考，并为宏观判断大坝安全性提供对比资料。     

地震作用下拱坝及坝面压力管道组合结构的动力模型试验

通过动力模型试验．综合考虑库水、坝基等因素影响．对拱坝及下游坝面压力管道组合结构的动力相互作用规律和抗震性能．进行了全面研究．研究结果表明，下游坝面压力管道使拱坝的整体刚度略有增加，而对其动力特性无显著改变；地震作用下，压力管道段坝基基底应力和压力管道与坝面接触部位上部应力较大，压力管道穿越拱坝部位应力状态比较复杂，采用一定的设计措施后，组合结构具有相当抗震安全度．     

高拱坝上游坝踵裂缝稳定性及其扩展

以一个双曲拱坝为实例 ,用三维断裂分析边界元法和最小应变能密度因子理论研究了高拱坝上游坝踵裂缝稳定性及扩展的情况。结果表明 :缝的稳定性与初始裂缝的出现高程有关 ;水力劈裂是造成初始裂缝扩展的主要原因 ;地基刚度将影响对裂缝稳定性的判断 ;当裂缝达到一定深度后 ,裂缝将显著削弱拱坝的受力截面。验证了在基本荷载组合下 ,拱坝坝踵裂缝的稳定性 ,并计算了在极端不利条件下 ,拱坝坝踵裂缝可能扩展的轨迹     

基于PSO—SVM模型的拱坝坝变形预测研究

拱坝已成为大型水利枢纽的主要坝型之一,大坝变形预测是大坝安全监控的重要内容,预测分析的难点之一在于变形监测数据往往具有复杂的非线性特点．支持向量机（SVM）具有良好的泛化能力,可有效地解决小样本、非线性、高维数等问题,因此可将其广泛应用于拱坝变形观测中．由于算法的成功与否很大程度上取决于其参数的选取,本文充分利用粒子群算法快速全局优化的特点,采用粒子群算法来优化支持向量机的模型参数,建立了基于PSO—SVM的大坝变形预测模型．将该模型应用于某拱坝坝基变形预测中,与传统的多元回归模型预测结果进行对比．结果表明,PSO—SVM模型用于拱坝变形预测是可行的．     

锦屏一级拱坝约束坝块高温季节施工温控仿真

基础约束区是拱坝温控防裂工作中比较重要的部位,高温季节浇筑会增加温控防裂的难度.对锦屏一级高拱坝河床坝段的约束区混凝土建立了有限元模型,采用冷却水管的离散算法,对高温季节的施工过程进行了仿真计算,得到了模型的温度场和徐变应力场,根据计算结果提出了高温季节施工可行的温控措施,为设计和施工提供了重要的参考.     

基于ANSYS的拱坝模态分析

建立了长岭水库拱坝有限元模型,并根据Westergaard公式编制程序在迎水面面板上施加流固耦合引起的“附加质量”.在模态分析中,计算了拱坝加固前后的自振频率,讨论了“附加质量”对拱坝自振特性的影响,为拱坝除险加固设计提供了参考依据.计算结果表明,结构加固后,显著提高了拱坝的抗震性能.     

高拱坝安全度评价研究

概述了高拱坝安全度研究的强度理论、稳定性理论、可靠度理论、损伤断裂理论以及数值模拟分析、地质力学模型试验、监测数据反分析等主要理论和方法的最新进展;分析了各自的局限性和进一步研究的困难;提出和分析加强材料破坏到结构失稳破坏机理研究,探索坝身、坝肩、坝基三位一体分析方法,建立高拱坝整体失稳判据,运用微波探测技术、光测技术对运行中的高拱坝进行安全监测等急待解决的问题.     

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.     

Research advance in failure risk and local strength failure for high arch dams

To develop national economy and use the water resources and hydropower resources sufficiently,a lot of high arch dams,with the height of more than 200 m,have been and will be built in China.Although arch dams have good mechanical behavior,there is still failure possibility due to the huge water pressure and high stress level in dam,complex topographic and geologic conditions,formidable environment and high intensity earthquake.As one of the three main aspects concerning the safety of high arch dam,the study on global destruction,has been elaborated in the literatures,and research advance in the other two aspects,namely the failure risk and local damage of high arch dams,will be reviewed in this paper.In recent years,the failure risk of high arch dams has been investigated,and the model for identifying dam failure risk factors has been established.It is shown that the foundation deterioration and strong earthquake are the major risk sources for high dam failure.With the fault tree method,the failure mode and failure probability of high arch dams are studied,and the principle for determining failure mode and the method of calculating failure probability are proposed.Meanwhile,the determination principle of acceptable risk standard for high arch dam was proposed,and the acceptable risk rate and the acceptable standard value of various risk losses were given.For the local damage of arch dam,it is pointed out that the local damage belongs to the strength failure at material level.The study on local failure mechanism of arch dam is reviewed,based on the theories that from traditional strength theory to damage mechanics and meso-mechanics theory.Aiming at the cracking,the main pattern of local failure of high concrete dam,the research advances in the analysis methods and cracking criteria for smeared crack model and discrete crack model are summarized,and the research findings of preventive measures for local failure are shown.