基于新型本构模型的胶凝堆石坝多目标优化

借助ANSYS有限元软件的二次开发平台和优化设计模块,进行基于新型胶凝堆石料本构模型的胶凝堆石坝结构分析,并采用加权多目标优化的思想,综合考虑胶凝堆石坝的经济性和安全性,选取不同目标权重组合,对该坝型断面进行优化设计研究。结果表明优化坝体断面可保证良好的安全稳定性和经济性,且分析结果符合实际工程的一般规律,可为该坝型的设计提供参考依据。

ABAQUS的二次开发在胶凝堆石坝工程中的应用

鉴于分析胶凝堆石坝结构缺少有效手段,利用ABAQUS的二次开发平台,开发了胶凝堆石料非线性弹性本构模型的UMAT用户子程序,提出了实现胶凝堆石坝的施工模拟及新填筑层位移修正的处理方法,并在两种工况下进行有限元模拟计算。结果表明,该方法合理可靠、符合实际工程规律。

胶凝面板堆石坝优化设计

采用非线性数学规划法对胶凝面板堆石坝进行断面优化设计,建立了以大坝的关键几何尺寸为设计变量,以造价为目标函数,以坝体稳定、应力、应力水平及几何尺寸为约束条件的优化设计数学模型,并采用罚函数法求解此优化模型。与原设计方案比较,优化设计方案的堆石方量少、造价低。与普通面板堆石坝相比,胶凝面板堆石坝的优化方案坝坡可以更陡,堆石方量更少、造价更低,且满足应力、稳定的约束条件,得到的断面安全可靠、经济合理。

胶凝面板堆石坝离心模型试验研究

为了解胶凝面板堆石坝在竣工期和蓄水期的工作性态,采用离心模型试验方法对不同胶凝含量下坝体的应力变形进行试验研究,同时与非线形有限元法数值模拟计算进行对比分析.结果表明:随着坝体材料中胶凝含量的增加,坝体沉降和面板挠度在竣工期和蓄水期明显减小,改善了面板的受力条件,可保证防渗体系的正常工作;胶凝含量的增加,提高了坝体的抗剪强度和承载力,设计时坝坡可明显放陡,坝体断面显著缩小,大大节省了筑坝堆石料,并能保证大坝在应力变形和稳定性方面的安全可靠性;离心试验得到的竣工期和蓄水期的坝体应力、位移,面板法向位移与数值计算结果规律基本一致,可为胶凝面板堆石坝的设计提供参考.

胶凝面板堆石坝工作性态研究

胶凝堆石坝的分析计算目前多采用线弹性或普通堆石料本构模型来近似处理,不能很好地反映该坝型的真实位移和应力分布特征。根据已提出的胶凝堆石料本构关系,对该坝型进行蓄水期工作性态分析,对7种坝坡的坝体断面进行有限元数值模拟和整体稳定性分析,研究断面变化对该坝型位移、应力分布特征以及大坝整体稳定性的影响。计算结果表明,该坝型有良好的安全稳定性,但随着坝坡的增大,该坝型在经济性提高的同时,安全性降低。

The Cemented Material Dam： A New, Environmentally Friendly Type of Dam

The first author proposed the concept of the cemented material dam （CMD） in 2009. This concept was aimed at building an environmentally friendly dam in a safer and more economical way for both the dam and the area downstream. The concept covers the cemented sand, gravel, and rock dam （CSGRD）, the rockfill concrete （RFC） dam （or the cemented rockfill dam, CRD）, and the cemented soil dam （CSD）. This paper summarizes the concept and principles of the CMD based on studies and practices in projects around the world. It also introduces new developments in the CSGRD, CRD, and CSD.