基于有限單元法的高拱壩優(yōu)化設(shè)計方法體系的研究與應(yīng)用.pdf

1、高拱壩體型設(shè)計是關(guān)系到大壩安全和經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)問題.高拱壩設(shè)計對地質(zhì)條件的適應(yīng)性要求越來越高,優(yōu)化設(shè)計時要考慮到復(fù)雜地質(zhì)條件的影響,最好采用已被工程界普遍接受的有限單元法等現(xiàn)代計算方法,這對以拱梁分載法為主的拱壩優(yōu)化設(shè)計體系提出了新的挑戰(zhàn),除了需要解決不同條件、不同拱壩參數(shù)的全自動計算問題,還要解決由于結(jié)構(gòu)計算時間增加所帶來的優(yōu)化計算的可行性和效率問題.本文結(jié)合即將頒布的國電行業(yè)標準《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》中的相關(guān)規(guī)定,就基于有限單元法的

2、高拱壩優(yōu)化設(shè)計的方法體系進行了研究,提出了一些新的優(yōu)化目標、優(yōu)化方案和優(yōu)化方法,具體工作有:對國內(nèi)拱壩優(yōu)化設(shè)計及相關(guān)領(lǐng)域研究現(xiàn)狀進行了總結(jié),詳細介紹了高拱壩優(yōu)化設(shè)計的數(shù)學模型和優(yōu)化目標,提出基于有限單元法的高拱壩優(yōu)化設(shè)計方法體系的基本設(shè)想及需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問題.在計算機網(wǎng)絡(luò)機群環(huán)境下,完成了基于計算機網(wǎng)絡(luò)并行環(huán)境的復(fù)合形優(yōu)化方法、遺傳算法和進化策略等自然進化、全局尋優(yōu)的現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計方法;提出使用"逐步法"進行多目標優(yōu)化設(shè)計.針對各種拱

3、壩線型完成了高拱壩有限計算全自動剖分程序,程序考慮了平面斷層的影響及不同高程的地質(zhì)分區(qū),考慮了所有橫縫及混凝土分期澆筑、分期蓄水施工過程.采用兩種方案進行拱壩優(yōu)化設(shè)計:一是將拱梁分載計算的應(yīng)力和壩肩穩(wěn)定安全系數(shù)作為約束條件,以拱壩混凝土方量為優(yōu)化目標進行優(yōu)化設(shè)計;二是將有限元等效應(yīng)力法計算的應(yīng)力和拉應(yīng)力深度作為約束條件,以拱壩混凝土方量為優(yōu)化目標進行優(yōu)化設(shè)計.探討了基于非線性有限元法進行高拱壩優(yōu)化設(shè)計的可行方案,當采用經(jīng)濟性指標作為體型