基于改進遺傳算法的混凝土面板堆石壩優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、混凝土面板堆石壩是水工結(jié)構(gòu)中的重要壩型之一,作為當?shù)夭牧蠅我蚱渚哂斜姸鄡?yōu)點而受到廣泛關(guān)注,特別在近三十年來發(fā)展較快、應(yīng)用較廣,并逐漸成為有較強競爭力和發(fā)展前景的壩型。面板壩設(shè)計經(jīng)過近幾十年的發(fā)展已經(jīng)取得較多的成功經(jīng)驗,但如何提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量、更好地挖掘潛力、節(jié)省壩料,目前研究的還很少,且優(yōu)化方法以數(shù)學規(guī)劃法和準則法為主,存在很大的局限性,且收斂慢,效率低。本文正是在這種背景下選題,進行了面板堆石壩優(yōu)化設(shè)計的深入研究。提出了對該壩型

2、具有重要理論意義和參考應(yīng)用價值的優(yōu)化設(shè)計方法。 本文敘述了混凝土面板堆石壩在優(yōu)化設(shè)計方面的發(fā)展過程及研究現(xiàn)狀；闡述了面板堆石壩的結(jié)構(gòu)計算方法及遺傳算法的優(yōu)化設(shè)計原理。通過分析面板壩的結(jié)構(gòu)特點和受力特點,研究建立了以大壩造價為目標函數(shù),以壩坡坡角,壩料分界線與水平方向的夾角等為設(shè)計變量,以大壩穩(wěn)定、應(yīng)力、位移、應(yīng)力水平等為主要性態(tài)約束的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型。根據(jù)面板壩的優(yōu)化設(shè)計特點,通過對比分析各優(yōu)化方法的優(yōu)缺點,提出基于遺傳算法的面

3、板壩體形優(yōu)化設(shè)計方法?？紤]到基本遺傳算法易早熟收斂、局部尋優(yōu)能力差等缺點,結(jié)合自適應(yīng)算法原理對其進行了適當改進,最后選用改進遺傳算法作為本文的優(yōu)化設(shè)計方法。并在此基礎(chǔ)上,運用FORTRAN語言編制了相應(yīng)的優(yōu)化計算程序。結(jié)合積石峽面板堆石壩工程對上述優(yōu)化程序進行了驗證,并將改進遺傳算法、復(fù)形法及初始設(shè)計方案的計算結(jié)果進行了對比分析,結(jié)果表明：改進的遺傳算法能夠解決非線性程度高、約束條件隱性的復(fù)雜優(yōu)化設(shè)計的全局最優(yōu)解問題,且比復(fù)形法耗時少、

4、效率高；優(yōu)化后的壩坡變陡,下游堆石料區(qū)域增大,壩體造價節(jié)省了4.8％；壩體的穩(wěn)定、應(yīng)力變形均符合面板堆石壩穩(wěn)定、應(yīng)力變形的一般規(guī)律,且最大值均能滿足要求,說明改進遺傳算法用于面板壩的優(yōu)化設(shè)計是可行的,并且優(yōu)化結(jié)果是安全可靠和經(jīng)濟合理的。 本文重點研究建立了面板堆石壩優(yōu)化設(shè)計數(shù)學模型,提出了基于改進遺傳算法面板壩優(yōu)化設(shè)計方法,豐富了面板堆石壩優(yōu)化設(shè)計的內(nèi)容,具有重要的理論價值和參考應(yīng)用價值；同時,編制了基于改進遺傳算法的面板堆石壩