国内拱坝优化的研究现状及动态

拱坝优化是优化方法在水利水电工程上最有效的应用之一.近年来,拱坝优化方法得到迅速发展,受到国内外水利水电工作者的高度重视.简要介绍了拱坝优化法的应用现状和发展动态,评价了拱坝优化的最新研究成果,归结出拱坝优化的优点及目前尚待解决的问题,最后指出拱坝优化在工程应用中的发展前景.

拱坝优化设计及信息可视化系统

介绍了拱坝优化设计及信息可视化系统的主要功能,论述了该系统的实现技术和方法及该系统的特点。采用该系统可以实现拱坝的优化设计,并能即时对拱坝设计计算结果进行可视化查询,使原来复杂的设计过程的每个环节都变得清晰可见,有利于提高设计工作效率和质量。

拱坝优化设计经验之我见

随着拱坝设计优化计算软件的全面推广应用，在广大山区的水库山塘设计中，大力推广双曲拱坝设计技术，利用拱坝省材省料、超载安全性高等特性，为社会替业主节省投资的设计正日益得到水工设计人员的重视。笔者根据多年的拱坝设计体会．对自己亲身设计的三十多座中小型拱坝的统计分析，充分根据几个失败例子与大部分成功的案例，互相对照印正，粗略探讨一下拱坝设计中几个敏感数据的取值控制问题，供同行参考研究，以利大家在设计中少走“弯路”，不出“败笔”。

务川沙坝碾压混凝土拱坝优化设计

在原设计成果的基础上,对坝轴线、建基面和体型等进行优化设计,得到工程量相对较小的拱坝体型。通过有限元仿真计算研究,合理选择分缝数量、位置及型式,有效控制坝体裂缝的产生,采用混凝土预制块成缝,为碾压混凝土通仓浇筑创造条件,充分发挥了碾压混凝土快速施工优势。

利用可视化语言实现拱坝优化设计的边界搜索法

边界搜索法是根据结构优化最优解必定出现在可行域边界上的原理,将搜索范围限定在约束曲面上,使原来的约束极值问题转化为无约束极值问题,因而可用比较简单的无约束优化方法来求解。本文在简要说明边界搜索法概念的基础上,介绍了如何将单形法用于边界搜索法及拱坝应力近似计算的逐步逼近解法,并以一个拱坝实例说明边界搜索法在拱坝优化中的应用及效果。

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。

小港拱坝拱型优化研究

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成果表明，小湾拱坝的最优线型是二次曲线，由椭圆和双曲线混合组成，坝体体积V＝630万m3，比抛物线的最优体形（V＝68783万m3）节省578万m3，建议小湾拱坝初设中考虑采用；对数螺线、双心圆和三心圆的坝体体积均大于700万m3，可予否定．

拱坝多目标优化研究与应用

通过对拱坝多目标优化的模型、方法与程序实现的探讨，提出以经济性指标（如坝体方量Ｖ）和安全性指标（应力水平［σ］、强度失效概率Ｆ、高应力区范围Ｈ）作为优化的多个目标函数的设想。多目标优化采用理想点法，通过对各分目标的权系数调整，可提供反映设计者要求的多个解方案。同时首次探讨了拱坝优化的柔性建模方法，并通过程序予以实现。结合小湾拱坝，用上述方法提出了若干个推荐方案，初步效果良好。

并行模拟退火算法在拱坝体形优化中的应用

介绍了近年发展起来的模拟退火算法,探讨了模拟退火算法的并行化。在4台PC机搭建的并行环境下,用一个简单的数值计算例子对并行模拟退火算法进行了测试,测试结果表明并行计算明显提高了模拟退火算法的运算速度。最后,把并行模拟退火算法应用于拱坝的体形优化。

CADA技术与拱坝动态优化设计

本文旨在介绍利用计算机辅助结构动态分析(CADA)技术的基本原理与应用情况,并讨论了用于拱坝动态优化设计的前景.首先介绍了结构动态试验的发展情况及结构动力学中的几类问题.其次介绍了CADA技术的基础——实验模态分析的几种方法,并着重介绍了基于传递函数的频域模态分析的基本原理及其在水工闸(阀)门、拱坝动特性研究中的应用情况.最后详细介绍了结构动特性灵敏度分析的原理与结构动态优化设计方法.

基于ANSYS软件的拱坝体型优化探讨

在基本荷载组合情况下,采用以有限元分析为基础的美国ANSYS结构分析软件中的零阶方法对抛物线型拱坝进行体型优化。计算实例结果表明,该方法求解效率高,优化后的坝体应力分布更趋于均匀。

有限元等效应力在拱坝体型优化设计中的应用

基于有限元计算软件ANSYS,结合工程实例,利用参数化设计语言APDL将拱坝等效应力应用于应力约束,进行拱坝体型优化设计。实例计算分析表明,该方法合理、有效。

马槽河水电站拱坝体形优化设计

应用中国水利水电科学研究院结构材料研究所编制的ADASO拱坝体形优化程序对马槽河水电站拱坝体形进行了优化设计,通过对抛物线形与统一二次曲线形的分析比较,认为统一二次曲线能很好地适应地形、地质条件,自动选择合适的线形,使坝体应力接近约束条件,从而使坝体工程量达到最小;同时减小了拱端合力角,使坝肩抗滑稳定安全性得到进一步提高。

一种改进的遗传算法及其在结构优化设计中的应用

通过对遗传算法的二进制编码和实数编码的机理分析,结合2种编码的优点,从工程结构优化实际问题出发,提出了一种可以任意控制离散度的改进实数编码遗传算法.该算法利用实际工程结构问题中对尺寸设计变量精度要求的放松,在编码过程中加上"隐约束",缩小了搜索空间,减少了结构重分析次数,提高了收敛速度.该算法的优点是可以根据实际问题的需要任意选择变量的精度.实例计算表明,该算法对复杂结构的优化设计是有效的.

柔性防护体系在盖下坝水电站超薄拱坝上的应用

盖下坝水电站大坝为国内最高的椭圆双曲拱坝,厚高比0.106,已建运行最薄高拱坝。设计过程中根据坝址区实际地形、地质条件,因地制宜进行拱坝体形优化、坝体构造优化,在设计中进行了大胆的尝试,取消了超薄坝体排水孔、排水廊道,坝体上游设置聚脲柔性防护体系,经拱坝结构及构造优化设计,大幅减少了坝体混凝土工程量、简化施工工艺、保证了结构的耐久性和安全性,取得了巨大的经济效益和社会效益。

深溪水库双曲线砌石拱坝设计体会

莆田县深溪水库双曲线砌石拱坝采用拱坝优化技术选择坝体体形,节省了工程量,获得了一定的经济效益和社会效益。

小湾水电站拱坝设计方案探讨

笔者结合小湾水电站的地质和水文状况,对其拱坝的设计情况和在设计过程中的影响因素和措施进行了详细的阐述。对小湾拱坝体型、抗震措施、泄洪消能等进行了深人研究和优化,拱坝相关关键技术问题已得到较好解决。

八十自述

出生于一个知识份子家庭,1951年9月毕业于上海交大土木系后从事治淮工程,参加了我国首批佛子岭、梅山和响洪甸三坝的设计,1957年后调至中国水利水电科学研究院,从事混凝土高坝研究。采用"来自生产、高于生产、用于生产"的科研思路,坚持"勤于工作,勤于学习,勤于思考"。建立了混凝土坝温控防裂的完整理论体系,我国已在世界上首次建成数座无裂缝混凝土坝。建立了拱坝优化的数学模型,在世界上首次实现了拱坝体形自动优化。提出了混凝土徐变的两个定理、有限元等效应力、仿真计算基本方程、混凝土坝数字监控等一系列新理念、新方法,获广泛应用。共发表论文210篇、出版著作8本、获国家自然科学奖一项、国家科技进步奖两项、国际大坝会议奖一项,并荣获国家级有突出贡献科技专家称号,为我国水利行业中论文和著作被引用最多的作者之一。

生平记事——从大学四年级学生到中国工程院院士的经历

出生于一个知识分子家庭,1951年以上海交通大学四年级学生的身份到淮河实习,从而参加了我国首批三座混凝土高坝的设计。1957年调至中国水科院后从事混凝土高坝研究,建立了混凝土坝温度应力和温度控制完整的理论体系,我国已在世界上首次建成数座无裂缝的混凝土坝;建立了拱坝优化的数学模型,在世界上首次实现了拱坝体型自动化优化设计,提出了混凝土坝数字监控、有限元等效应力、混凝土坝仿真等一系列新理念和新方法,获广泛应用。共发表论文200篇、著作10本、获国家自然科学奖1项、国家科技进步奖2项、国际大坝会议荣誉会员称号和国家级有突出贡献科技专家称号。曾担任第8、9届全国政协委员、国务院学科评议组成员、1995年当选为中国工程院院士。

基于MPI环境的并行模拟退火算法及其工程应用

介绍了基于MPI的并行编程环境;从传统的串行模拟退火算法出发,提出了并行模拟退火算法的并行思路和具体实现,给出了模拟退火算法并行实现的关键-并行随机数产生方法。最后通过一个拱坝优化设计的工程实例,说明并行模拟退火算法的正确性和高效性。