拱坝体形参数化设计与体形智能优化研究

拱坝体形设计需考虑多个复杂因素,如坝址河谷形状、工程地质条件、区域地震烈度、枢纽布置和泄洪方式等,是一个典型的复杂优化问题。提出了一种通用的拱坝体形参数化设计方法,可统一描述抛物线、双曲线等各类形式的拱坝。采用固定拱端位置,调整拱冠梁位置、形状、拱厚等来驱动拱坝体形变化,实现拱坝自动化建模和有限元应力变形计算。将拱坝体积最小作为优化目标,在几何、应力、稳定等约束下,进行拱坝体形智能优化。采用该方法进行某高拱坝的体形优化,优化效率高、优化效果明显,优化体形的拱坝坝体应力、建基面等效应力等均满足规范要求,柔度系数和应力水平也符合经验建议指标。

周公宅水库混凝土双曲拱坝体形优化设计

周公宅水库大坝为抛物线形混凝土双曲拱坝,最大坝高125.5 m。根据该工程河谷宽、温差大、水位变幅大的特点,对拱坝的前倾度、拱冠梁剖面厚度、拱圈中心角、拱端加厚等方面进行了研究,采用拱梁分载法和线弹性有限元法对拱坝进行了全面的体形优化和分析,取得了适应周公宅坝址的优良拱坝体形。

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.

拱坝体形参数统计分析

对坝高在70m以上的82个拱坝体形参数的统计资料进行分析,推导出拱坝弧高比与拱坝厚高比、混凝土方量及坝体柔度系数之间关系的统计模型;提出根据拱坝柔度系数及河谷形式和弧高比,合理判别拱坝厚薄程度的标准。根据推导出的这套模型,可以在已知拱坝河谷形式及弧高比的的情况下,预估拱坝的合理方量及合理的平均厚度。

杨房沟水电站拱坝体形多目标优化设计

在充分认识杨房沟坝址地形、地质条件和工程特点,吸收前阶段研究成果和历次审查咨询会议意见的基础上,在总承包合同相关条款的约束下,采用多种计算分析手段和方法,对杨房沟拱坝建基面及体形开展了多目标优化设计研究工作。在优化设计工作中,从安全性、稳定性、经济性等三方面进行了定量和定性综合分析评价。分析结果表明:优化方案能充分利用坝基岩体条件,减小拱坝所承受的水推力,充分发挥混凝土优良的抗压性能,减小主要工况高拉应力值及其分布范围,进一步提高了拱坝-基础整体安全度、坝肩抗滑稳定性和抗震安全性,达到安全、经济、施工和运行方便的目的。相关优化方法与成果可为后续高拱坝体形多目标优化设计提供借鉴。

小拱坝体形优化计算方法

拱坝应力分析采用有限元方法,建立以坝体混凝土方量最小为目标函数,满足安全的条件下有效降低坝体体积的拱坝优化数学模型。计算表明,优化收敛条件的判断以及体形优化计算等一系列工作都可以自动完成,无须人工干预,智能化程度较高,优化后的坝体应力更趋于均匀。

落脚河水电站拱坝体形优化设计

落脚河水电站拦河大坝是一座外掺MgO不分横缝的拱坝,在施工图阶段通过对坝址地质条件深入细致的研究,将初步设计阶段的等厚水平拱圈优化为变厚的椭圆线形拱圈的双曲拱坝,在使坝体应力水平满足要求的前提下,节省了坝基开挖及坝体混凝土工程量。

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。

江口水电站椭圆型双曲拱坝体形特点

江口水电站大坝为混凝土双曲拱坝,根据地形地质、几何约束及应力约束等条件,采用拱坝体形优化程序(ADASO)对拱坝体形进行优化计算,并经过经济、技术比较,最终选定为椭圆型双曲拱坝。

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.

美国拱坝基本体形发展分析

美国是世界上建设拱坝最多和较早的 3个国家之一 ,本文从体形设计角度分析了美国近 1个世纪来拱坝的变迁情况与特点。 2 0世纪 6 0年代是美国拱坝设计思想发生本质性变化的时期 ,此后才正式接受了双曲概念 ,而恰巧这个概念的提出又首先是早在上个世纪之初的美国。

三岔河水库拱坝应力分析与体形适应性复核

三岔河水库混凝土双曲拱坝坐落于隐裂隙发育的中硬岩上,坝高75m,弧高比2.71,厚高比0.203,坝体混凝土总方量仅为10万m3,为薄双曲拱坝。为了验证该坝体形设计合理性和结构安全性,分别采用基于拱梁分载法的ADAO程序和基于有限单元法的ANSYS软件对拱坝应力进行了系统的计算分析,并选取封拱温度、温度荷载、基岩变形模量等影响坝体应力分布的主要因素进行了拱坝体形适应性复核。分析结论表明:拱坝应力满足规范要求,拱坝体形设计较为合理,可供类似工程参考。

构皮滩拱坝设计及优化

构皮滩拱坝坝高232.5m,坝基地质条件复杂,坝身孔口多、规模大,拱坝规模和技术难度均超出现行拱坝设计规范的控制。借鉴国内外高拱坝设计经验和最新研究成果,采用多种分析方法和模型试验,结合工程类比,对构皮滩拱坝体形、应力、坝肩稳定、抗震和基础处理等进行了研究分析,并结合工程实际施工情况,对大坝进行适当优化调整,使拱坝设计最终达到安全可靠,技术可行,经济合理。

隔河岩新型重力拱坝设计

隔河岩重力拱坝全长 653.45 m,坝顶高程206 m,正常蓄水位 200 m,建基岩面最低高程 55 m,最大坝高 151 m,混凝土总用量为 222.0万 m^3。坝体共分为 30个坝段,1～5坝段与28～30 坝段为两岸重力坝,27 坝段为垂直升船机,6～26 坝段为重力拱坝,河床中部 11～18坝段为溢流坝段,共设置 7个堰顶高程为 181.8 m 的表孔,孔口尺寸为 12.

高薄碾压混凝土拱坝设计创新与实践

碾压混凝土拱坝具有施工快、材料省、开挖小等优点,是适合高山峡谷地区的优秀坝型。但由于采用薄层碾压施工,层间强度低于本体、层面渗流问题突出,具有显著的各向异性的特性;且高碾压混凝土拱坝在一个枯水期难以浇筑完成,汛期需要临时成拱挡水度汛;碾压层面渗流问题较突出,坝体排水要求高。上述这些设计、施工难点成为制约该坝型进一步发展、推广的关键因素,需要有所突破。针对高薄碾压混凝土拱坝上述技术特点,依托三里坪、云龙河两座高薄碾压混凝土拱坝,研究提出了"强拱弱梁"的设计理论和方法、"下诱上横"组合式分缝、坝体立体网格排水系统等一系列创新技术。上述新技术已成功应用于工程实践,推动了碾压混凝土坝的技术进步,可供同行参考借鉴。

贵阳市沙老河水库拱坝设计优化

贵阳市沙老河水库工程在施工图设计阶段对枢纽布置进行了优化设计,优化的重点是对拱坝体形进行了优选,最终采用三圆心的体形,并对拱坝坝肩的稳定性按整体稳定作了分析,合理确定了坝肩的嵌深,取得了良好的技术经济效果。

院士、专家逐项圈定溪洛渡混凝土拱坝设计优化

可行性研究阶段：拱坝建基面主要置于微风化～新鲜的Ⅱ级岩体，仅拱肩上部坝基部分利用了弱风化下段Ⅲ1级岩体，拱坝体形采用抛物线型双曲拱坝。

拱坝的智能优化辅助设计

把人工智能、优化方法和计算机辅助设计(CAD)技术三者溶为一体，建立一个拱坝体形设计的集成系统。该系统包古知识库、数据库、应力分析系统、优化方法、推理机及CAD系统。利用该系统可以选定坝轴线位置、拱坝的类塑和体形。可自动输出设计图纸、数据和设计报告。该系统把专家系统、优化方法和CAD技术各自的优点加以集中，可提高拱坝设计的效率。

岩寨水电站拱坝坝基弹模敏度法分析

岩寨水电站地处贵州省台江县境内巴拉河上,主要建筑物有拦河坝、发电输水隧洞、发电厂房及升压开关站等,电站装机容量为2×12.5 MW。文章介绍了岩寨水电站的基本情况,研究了敏度法在拱坝坝基弹模原始数据不准确或发生变化时最优解的稳定性,分析了敏度法在拱坝坝基弹模确定中的应用的效果。

鱼洞峡水库拱坝体型设计

鱼洞峡水库拱坝高72 m,为常态混凝土双曲薄拱坝,体形选用了平面拱圈为变曲率的变厚抛物线型双曲拱坝,增强了坝肩的抗滑稳定性,同时使体形与外荷载的分布相适应,坝体应力分布更趋合理。