拱坝优化新方法——EXCEL等三种工具软件联合应用

拱坝是一种应力分布复杂、受地形地质、施工等条件制约较大的空间壳体结构,拱坝优化设计是拱坝设计的关键技术和重要内容.该文以永泰县青龙溪大洋水电站工程拱坝的体形设计优化为例,利用EXCEL工具软件、AutoCAD绘图软件和GADAP28应力计算等软件的联合运算,集复杂的拱坝体形优化、工程量计算、应力计算于一体,可快速实现多方案的体形优化,为设计人员提供了一种便捷、实用的拱坝优化方法,可提高拱坝的设计效率和成果质量.     

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.     

高拱坝体型三维拓扑优化研究

应用三维拓扑优化理论,编制了相应的计算程序,并结合高拱坝结构特点,固定拱坝上游面,对高拱坝三维空间结构进行了拓扑优化计算.结果表明,优化所得拱坝体型与常规坝体体型基本一致,强度满足应力要求.     

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.     

浅析对拱坝的认识

拱坝是一个空间壳体结构,于周边固定的高次超静定结构.本文阐述作者对有关拱坝优化,置上游底缝改善拱坝应力状态,及坝体稳定问题的粗浅认识.     

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.     

万家口子碾压混凝土双曲拱坝的体型设计

万家口子水电站167.50m高碾压混凝土双曲拱坝体型设计及优化过程中,充分利用拱坝应力分析与体型优化软件系统ADAO的体型优化研究成果,最终拱坝选用了抛物线型变曲率碾压混凝土拱坝方案。本文简要介绍拱坝体型设计的设计思想。     

拱圈拓扑优化及结果合理性研究

为验证拱圈拓扑优化的可行性和合理性,根据拱坝水平拱圈的特点,采用拓扑优化均匀化算法对某拱坝不同坝高处的水平拱圈进行结构优化计算,利用滤波法和多重网格法解决了在拱圈拓扑优化过程中出现的数值不稳定问题.对优化得到的下游面带有反弯段的结构进行不同的下游面曲线拟合,应力校核结果表明:拓扑优化得到的拱圈不仅是可行的,并且比传统形状的拱圈更为合理.     

井冈冲砌石双曲拱坝设计与研究

井冈冲砌石双曲拱坝为多心圆弧双曲拱坝.拱坝最大坝高92ｍ，厚高比0.261，最大拱圈中心角99.9°，最大拱圈半径160ｍ.采用ADCAD进行体型优化.拱坝结构分析表明：拱坝应力满足规范要求，拱坝超载能力不大.该拱坝拱座稳定的安全余度很小，为此采取在坝肩设置排水洞和加强观测的设计措施.坝体上游面设混凝土防渗面板、下游面设浆砌条石、中部为细石混凝土砌毛石.该砌石拱坝坝体每隔72ｍ设一条灌浆横缝，上游混凝土防渗面板沿坝轴线每隔18ｍ设0.8ｍ宽的宽缝，水泥灌浆和膨胀混凝土回填于低温季节进行.对石料场岩石进行了隐节理、铁锈面对强度的影响试验和现场大型砌体现场试验，试验研究表明，选定石料场的石料不宜上坝.经设计和试验研究，拱坝两个坝身表孔采用窄缝式消能工.     

白莲崖水电站碾压混凝土拱坝结构受力分析

采用有限单元法对白莲崖水电站碾压混凝土拱坝进行了仿真分析,并把计算结果与拱梁分载法、试载法的计算结果进行比较,指出用有限元法分析拱坝的优势和不足．为有限元法在拱坝设计中的应用提供了一定的参考依据。     

改进的拱坝等效应力分析方法

对有限元内力法求解拱坝等效应力分析进行了进一步改进,假定拱、梁方向上的正、剪应力在拱、梁截面上的面单元内呈双线性分布。从而导出根据截面约束内力求解等效节点应力的公式,并在此基础上导出拱梁向应力为直线分布时的上、下游面等效应力的求解方程和主应力求解公式．对典型的圆筒拱坝用本文方法进行应力分析。得出的拱及梁向应力结果与试载法分析结果基本一致,表明用本文分析方法得出的应力结果可以按现行的拱坝设计规范规定的应力标准评价拱坝坝体安全度．     

万家口子拱坝坝基渗流场有限元数值模拟分析

文章采用改进截止负压法对万家口子拱坝坝基渗流场进行了有限元计算分析,重点研究了帷幕和排水孔联合作用下拱坝坝基渗流场分布特性。经过多种工况计算结果比对和综合分析,评估了坝基渗流场的主要渗流特性、宏观渗控能力、局部渗控薄弱环节等,进一步明确了万家口子拱坝工程中的主要渗流特性和渗流问题,为大坝设计提供了依据。     

沙牌碾压混凝土拱坝损伤开裂分析

碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土坝的温度裂缝有本质区别。为了有效控制坝体开裂,要求分缝设计与应力场仿真分析密切结合。因此 进行了沙牌碾压混凝土拱坝三维非线性应力场的全过程仿真分析,在此基础上对拱坝在不同分缝情况下的损伤开裂行为进行了研究。计算中考虑了温度荷载、自重、静水压力、混凝土徐变和自生体积变形等情况。通过计算分析得出了沙牌碾压混凝土拱坝的开裂规律,为沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设计提供了依据。     

浅谈小型水库混凝土拱坝坝体稳定的除险加固方法

结合某病险水库工程的缺陷和隐患,考虑到混凝土拱坝受力情况的特殊性和复杂性,分析了小型水库混凝土拱坝坝体稳定除险加固的原理及方法,并通过多种方案比较选出了合适的拱坝坝体稳定的除险加固设计方案。实践证明,该工程加固效果较好,有效发挥了其防洪、灌溉等综合效益。     

拱坝极限承载力的分析方法研究

本文讨论拱坝极限状态与极限承载力的分析方法.采用非线性有限单元法,分别根据最大正应力准则和脆性损伤模型,求得了某高拱坝的极限水压力超载系数,两种计算模型求得的该拱坝的破坏方式基本相同,极限超载系数接近,说明了建议的方法可以进一步用于拱坝的设计.     

拱圈形状对应力和坝肩稳定的影响

对拱坝设计中常用的三种拱圈进行了系统的研究。分析了反映拱圈几何形状特征参数的选择及其对拱应力和坝肩岩体稳定的影响,给出了特征参数与拱应力及坝肩岩体稳定指标的关系曲线。该项研究对拱坝体型的选择有参考价值。     

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．