拱坝三次样条曲线拱圈线型及优化研究

通过引进拱坝三次样条曲线拱圈线型,建立了其计算模型和优化模型,并根据非线性规划可行域与最优解的理论,证明了各种线型拱圈的优劣。在此基础上,采用复合形法,分别对抛物线、椭圆、双曲线和三次样条曲线拱圈进行了优化。计算结果表明,所建模型合理可行,三次样条曲线拱圈具有明显的优势。     

三次样条线型拱坝体形优化设计

本文以拱坝拱圈线型值点坐标、拱端厚度和半中心角为体形参数给出了三次样条线型拱圈的构造方法，并给出了三次样条拱轴线的保凸条件；以拱冠梁和拱圈体形参数为设计变量，建立了三次样条线型拱坝体形优化设计模型。以某拟建拱坝体形优化设计为例，采用有限元等效应力描述应力约束条件，利用加速微种群遗传算法求解。计算结果表明，三次样条线型拱坝优化体形比设计部门经过优化提出的抛物线体形坝体体积减小了58.4万m3，说明三次样条线型拱坝体形的优越性。     

基于拱坝稳定的拱圈线型优化探讨

应用有限元法对拱坝的不同拱圈线型进行了屈曲分析，获得了基于拱坝稳定的合理拱圈线型，提出了拱坝稳定最优中心角的概念。     

混合线型拱坝的优化设计

拱坝的混合线型是以曲率半径方程描述的统一的拱圈线型，通过改变曲率方程中的参数，能很好地适应坝体各个部位不同的地形地质条件和受力特点，并实现不同拱圈线型间的平滑过渡，本文阐述了混合线型拱圈的模型，并以２座工程实例，说明了混合线型拱圈与常规体型模式相比具有很强的竞争优势，混合线型拱坝优化设计是“拱坝新型体型优化和全过程分析的研究与应用”的重要组成部分。后者荣获１９９８年度国家科技进步三等奖。     

拱圈线型优选

本文提出了根据非线性规划可行域和最优解的关系定理，论证了拱圈线型优劣的排序，二次曲线优于当前常用的单心圆、多心圆和抛物线等线型，小湾拱坝二次曲线方案比抛物线方案节省５７×１０４ｍ３，值得深入研究、并考虑采用．     

江口水电站拱坝体形设计

江口拱坝基地质条件复合，以拱坝分析与优化软件系统ADAO为工具，在相同的设计条件下，设计时选择了三心圆，抛物线，对数螺旋线和以中心线曲率半径描述的混合曲线（以下简称为混合线）等4种平面拱圈形式分虽作拱坝体形优化设计，结果表明：4种线形均能适应江口地形地质条件，而抛物线形适应能力更强些，故江口拱坝选定抛物线平面拱圈形式，各种线形拱坝的拱冠梁上游面曲线，拱冠厚度，拱端厚度,拱冠处平面拱圈中心线曲线半径等参数沿高程均采用3次多项式描述，在大量敏感性分析基础上作出了体形，经多方法，多程序计算分析，有是适应坝址地表地质条件的合理体形。     

SWAT模型土壤粒径转换的探讨

土壤颗粒组成分级标准的换算，通常可以在半对数纸上进行。通过一系列的典型剖面值，求出三次样条函数曲线，利用此曲线进行计算机插值，从而计算出SWAT模型中土壤粒径的表示值。在计算过程中简单的三次样条函数插值结果存在着偏差，须检测此函数模型中存在的凹陷和隆起的个别现象，加以拟合，以保证插值的正确性。     

心形线用于拱坝水平拱圈的探讨

近年来拱坝的拱圈线型趋于多元化,有学者提出心形线作为拱坝水平拱圈的设想,但在拱圈布置时未充分考虑心形线的受力特性,存在一定的缺陷。进一步研究心形线的性质,优化心形线拱圈的布置,对推动拱坝设计技术的发展大有益处。通过数学推导初步摸清了心形线用于水平拱圈的一些基本性质,并提出了适合受力特点的心形线拱圈的新布置方式。拟定某已建工程相似的心形线拱坝体型,采用多拱梁法计算坝面应力,结果表明新体型与原体型应力差别不大,可以初步判断心形线用于拱坝体型设计是可行的,或许可以作为现有拱坝常见线型的一个补充,可待工程界进一步验证。     

流域蓄水容量曲线的信息熵理论

以最大信息熵原理为基础，对流域蓄水容量曲线进行了研究，并导出了两种具体的流域蓄水容量曲线模型－n次抛物线型与指数曲线型。然后结合其线型的信息熵应满足的约束条件，对n次抛物线型与指数曲线型 流域蓄水含量曲线的适应性进行了分析和讨论。     

变流量井流一般公式及流量样条化解法

本文根据非稳定井流定流量解析解，推导出相应变流量井流卷积积分表达式且作了证明。采用三次样条函数对离散流量数据构造平滑流量曲线，给出井流公式的分段叠加样条流量形式，并通过与阶梯流量法的示例对比，表明该方法的优越性。     

混凝土拱坝抗滑稳定双重非线性加固分析

对于大型复杂混凝土结构的设计与施工,必须进行双重非线性分析才能保证工程经济合理及安全可靠。利用样条有限点双重非线性方法对坝体和坝肩岩体抗滑稳定性进行分析,并提出了相应的算法。实际工程分析结果表明,样条有限点双重非线性分析法是进行拱坝和坝肩抗滑稳定性分析的一种有效方法,能够得到经济、安全的加固方案。     

基于有限元方法的洞坪拱坝体形优化研究

在初步设计体形的基础上,建立以坝体混凝土方量最小为目标函数,以坝体几何形状限制和坝体拉、压应力满足有限元等效应力控制指标为约束条件的拱坝优化数学模型,运用大型有限元软件ANSYS对洞坪拱坝进行体形优化研究.计算表明,该方法求解效率高,结果的收敛性稳定,优化后的体形更扁平美观,坝体应力更趋于均匀.     

高拱坝坝踵混凝土首条裂缝开裂宽度研究

基于混凝土侧向渗透系数与轴拉应变试验曲线、立方定律,通过建立开裂扰动区域流量守恒等式,推导了处于高压水环境下的高坝坝踵混凝土,在上游某额定水头作用下首条裂缝的开裂宽度,以及开裂扰动区域的范围。结果表明,高拱坝坝踵混凝土等级不同,首条裂缝的宽度也不同,但均处于1 E－04 m量级;开裂扰动区域的深度亦不同,但处于1 E＋01 m量级。     

基于小波分析的高拱坝裂缝损伤识别

小波变换是一个优越的时-频局部化分析方法,能够对信号进行任意精细程度分析,识别信号中的突变点或间断点。基于高拱坝坝体的变形应用小波分析对坝体裂缝进行损伤位置识别,提出小波变换系数残差作为整体损伤指标,给出了该方法的的基本原理和计算思路。以某高拱坝有限元模拟数据为例,分析结果表明小波变换在高拱坝裂缝损伤分析方面具有较好的的实用性和操作性。     

小湾拱坝拱型优化研究

通过对小湾拱坝双心圆、三心圆、椭圆、抛物线、双曲线、对数螺线和二次曲线等７种方案的拱型优化研究，认为小湾拱坝的最优线型是二次曲线，该曲线由椭圆和双曲线混合组成，坝体积为６３０万ｍ３，比抛物线的最优体形（６８７．８万ｍ３）节省５７．８万ｍ３，值得认真研究；对数螺线、双心圆和三心圆的坝体体积均大于７００万ｍ３，可予以否定。     

拱坝强度设计准则初步研究

本文以二滩拱坝应力分析和混凝土材料特性试验为基础,对拱坝应力分析方法、混凝土强度特性、混凝土试件的比尺效应等进行了仿真研究,并以混凝土微观裂隙起裂点强度作为大坝混凝土的容许使用强度,采用分项系数研究、单项系数表征的方法,建立了拱坝动静荷载作用下的强度设计准则。经若干工程校准计算,准则可信度较高,比传统的经验安全系数设计法更接近实际,可为我国拱坝规范的修订提供重要参考。     

构皮滩水电站导流隧洞设计

构皮滩水电站是乌江上最大的水电站,采用围堰全年挡水,导流隧洞泄流的施工导流方案.导流隧洞共有3条,按左2右1分两岸布置,过流断面均为15.6 m×17.7 m的马蹄形.构皮滩导流隧洞沿线地质条件复杂,既存在众多的地下岩溶系统,同时每条洞又要穿过长达100多米的韩家店软岩段.在地质条件如此复杂的岩溶地区实施大洞径的导流隧洞的设计和施工,对设计思想和施工技术提出了更高的要求.介绍了构皮滩导流隧洞的设计和施工.