收藏本站
《河海大学》 2005年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用

苏超  
【摘要】:高拱坝体型设计是关系到大坝安全和经济的关键技术问题。高拱坝设计对地质条件的适应性要求越来越高,优化设计时要考虑到复杂地质条件的影响,最好采用已被工程界普遍接受的有限单元法等现代计算方法,这对以拱梁分载法为主的拱坝优化设计体系提出了新的挑战,除了需要解决不同条件、不同拱坝参数的全自动计算问题,还要解决由于结构计算时间增加所带来的优化计算的可行性和效率问题。本文结合即将颁布的国电行业标准《混凝土拱坝设计规范》中的相关规定,就基于有限单元法的高拱坝优化设计的方法体系进行了研究,提出了一些新的优化目标、优化方案和优化方法,具体工作有: 对国内拱坝优化设计及相关领域研究现状进行了总结,详细介绍了高拱坝优化设计的数学模型和优化目标,提出基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的基本设想及需要解决的关键技术问题。 在计算机网络机群环境下,完成了基于计算机网络并行环境的复合形优化方法、遗传算法和进化策略等自然进化、全局寻优的现代优化设计方法;提出使用“逐步法”进行多目标优化设计。 针对各种拱坝线型完成了高拱坝有限计算全自动剖分程序,程序考虑了平面断层的影响及不同高程的地质分区,考虑了所有横缝及混凝土分期浇筑、分期蓄水施工过程。采用两种方案进行拱坝优化设计:一是将拱梁分载计算的应力和坝肩稳定安全系数作为约束条件,以拱坝混凝土方量为优化目标进行优化设计;二是将有限元等效应力法计算的应力和拉应力深度作为约束条件,以拱坝混凝土方量为优化目标进行优化设计。 探讨了基于非线性有限元法进行高拱坝优化设计的可行方案,当采用经济性指标作为体型优化目标时,根据规范要求将坝体上游面开裂深度与坝体厚度的比值作为约束条件;当采用安全性指标作为拱坝优化目标时,目标函数取拱坝整体稳定安全度,并将非线性有限元计算的坝体上游面开裂深度与坝体厚度的比值作为约束条件。 采用有限元法进行动力分析计算,利用三维实体任意切面数据处理技术,提出了应用有限元法计算拱坝坝肩稳定安全系数方法,在此基础上完成了基于有限元法以坝肩动力稳定安全系数为目标的高拱坝优化设计程序。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV642.4

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 肖海斌;高土石坝坝料试验及结构分区智能优化研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前8条
1 刘莹;模拟浇注程序下的拱坝体形优化研究[D];昆明理工大学;2009年
2 李子昌;特高拱坝应力与整体安全度控制指标研究[D];清华大学;2010年
3 潘海琳;高拱坝体形优化决策系统研究[D];河海大学;2006年
4 田宇;改善高拱坝陡坡坝段应力集中的结构分缝形式研究[D];河海大学;2007年
5 陈知渊;以坝肩稳定安全系数为目标的高拱坝优化设计[D];河海大学;2007年
6 孙德胜;高心墙堆石坝坝料分区优化研究[D];大连理工大学;2007年
7 李晓军;基于有限单元法的高拱坝体形优化设计[D];西北农林科技大学;2008年
8 郭丹;基于ANSYS有限元的拱坝智能优化设计研究[D];华北电力大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 林绍忠,苏海东;复杂岩基上的拱坝多拱多梁法应力分析[J];长江科学院院报;2002年05期
2 许百立;中国的坝工建设[J];大坝与安全;1999年01期
3 肖诗云,林皋,李宏男;拱坝非线性地震反应分析[J];地震工程与工程振动;2002年04期
4 林皋,陈健云,周晶,王君杰;拱坝河谷的地震波散射效应及坝基体系的动力响应[J];大连理工大学学报;1998年05期
5 陈祖坪;拱坝应力的非线弹性分析[J];工程力学;1998年04期
6 刘天云,刘光廷;拱坝地震动随机响应分析[J];工程力学;2000年06期
7 孙林松,王德信,裴开国;以应力为目标的拱坝体型优化设计[J];河海大学学报(自然科学版);2000年01期
8 钱向东,赵引,任青文;建基面强度对拱坝应力、变形的影响[J];河海大学学报(自然科学版);2001年03期
9 苏超,余天堂,姜弘道;基于有限单元法的高拱坝动力优化设计方法及其应用[J];河海大学学报(自然科学版);2002年01期
10 谢能刚,孙林松,王德信;拱坝体型的多目标模糊优化设计[J];计算力学学报;2002年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 富海鹰,冯君,李友明;超大型运梁设备对预制场地基基础影响分析[J];四川建筑科学研究;2005年03期
2 ;Topology optimization of 3D structures with design-dependent loads[J];Acta Mechanica Sinica;2010年05期
3 李育枢;高广运;李天斌;;偏压隧道洞口边坡地震动力反应及稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2006年05期
4 陈力华;靳晓光;刘新荣;王建华;;多滑面滑坡稳定性分析[J];地下空间与工程学报;2008年06期
5 解福奇;朱合华;朱道建;赵艳鹏;;地铁施工对地下结构物耐久性的影响分析[J];地下空间与工程学报;2009年06期
6 叶海林;黄润秋;郑颖人;唐晓松;;地震作用下边坡稳定性安全评价的研究[J];地下空间与工程学报;2009年06期
7 付永刚;孟祥冲;夏婷婷;刘博;;水压力条件下的含裂隙边坡动力响应数值分析[J];北京工业职业技术学院学报;2009年04期
8 陈占军;朱传云;周小恒;;爆破荷载作用下岩石边坡动态响应的FLAC~(3D)模拟研究[J];爆破;2005年04期
9 苟鹏;崔维成;;考虑依赖于结构形状的载荷的连续体结构拓扑优化[J];船舶力学;2006年01期
10 余天堂;;不连续问题的扩展有限元法分析[J];船舶力学;2007年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜修力;徐海滨;赵密;王进廷;;地震波斜入射对高拱坝地震反应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
2 马卓军;何玉敖;;随机噪声污染下的土建结构系统辨识与响应预测[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
3 缪昇;屈俊童;;大体积混凝土温度裂缝的稳定分析[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ册[C];2003年
4 张雪晶;张建海;吴数伟;;小湾拱坝坝基浅层抗剪稳定复核计算分析[A];第九届全国岩土力学数值分析与解析方法讨论会论文集[C];2007年
5 刘耀儒;黄跃群;杨强;王峻;;岩土边坡的变形和稳定分析[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(1)[C];2009年
6 郑颖人;叶海林;黄润秋;唐晓松;;地震边坡稳定性分析探讨[A];自主创新与持续增长第十一届中国科协年会论文集(2)[C];2009年
7 刘军;张倬元;李仲奎;;无限块体稳定性研究[A];2002年中国西北部重大工程地质问题论坛论文集[C];2002年
8 管旭东;孙进忠;白英;于沭;;基于强度折减法的岩质边坡稳定性二维有限元分析[A];中国地质学会工程地质专业委员会2007年学术年会暨“生态环境脆弱区工程地质”学术论坛论文集[C];2007年
9 石连拴;;离散变量结构拓扑优化设计综合算法的进一步探讨[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2000年
10 彭辉;徐晓东;叶永;李劲;;拱坝大体积混凝土冷却水管计算方法[A];第二届湖北省力学学会青年学术研讨会论文集[C];2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 段志东;基于广义模块化设计的快锻液压机机架力学特性研究[D];兰州大学;2010年
2 张祖军;无网格法及其在注塑充填数值分析中的应用[D];华南理工大学;2010年
3 乔赫廷;连续体结构拓扑优化模型讨论及其应用[D];大连理工大学;2011年
4 何伟;地下结构地震响应及其与地表建筑的影响研究[D];大连理工大学;2011年
5 林鹏;质子交换膜燃料电池电堆的热力耦合封装力学研究[D];大连理工大学;2011年
6 陈旭光;高地应力条件下深部巷道围岩分区破裂形成机制和锚固特性研究[D];山东大学;2011年
7 朱艳;车桥系统随机振动理论与应用研究[D];西南交通大学;2011年
8 杨海清;裂隙岩体动态损伤局部化机理的理论及应用[D];重庆大学;2010年
9 王菲;地基土—高层建筑相互作用的动态子结构法[D];天津大学;2010年
10 黄虎;高耸分层取水结构动响应特性及叠梁闸门振动研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李伟;基于ANSYS平台的拓扑优化方法研究及其在离心机吊篮结构设计中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
2 张凯;中里坪拱坝加高结构安全性计算分析[D];郑州大学;2010年
3 朱传锐;基于扩展有限元和水平集理论的裂纹扩展问题研究[D];河南理工大学;2010年
4 李京涛;基于改进遗传算法的桁架结构拓扑优化研究[D];河北工程大学;2010年
5 宫经伟;水库进水塔—地基整体结构三维有限元静动力稳定分析[D];新疆农业大学;2010年
6 买合木提·巴拉提;强度折减有限元法在二塘沟水库边坡稳定性分析中应用[D];新疆农业大学;2010年
7 朱方剑;基于分载法变形假定的拱坝有限元分析研究[D];浙江大学;2011年
8 苏利勋;无网格法数值模拟岩体单裂隙水力劈裂[D];昆明理工大学;2008年
9 刘壮添;工程结构的FEM-MFREE耦合计算研究[D];昆明理工大学;2008年
10 孙雪瑞;拱坝结构工程图形库研制与三维可视化设计软件[D];电子科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王红伟,王希良,彭苏萍,周瑞光;软岩巷道围岩流变特性试验研究[J];地下空间;2001年S1期
2 林绍忠,苏海东;复杂岩基上的拱坝多拱多梁法应力分析[J];长江科学院院报;2002年05期
3 朱岳明,徐之青,贺金仁,张建斌,关新强,赵之瑾;混凝土水管冷却温度场的计算方法[J];长江科学院院报;2003年02期
4 吴钟瑚;中国能源工业可持续发展的政策框架[J];产业与环境(中文版);2003年S1期
5 许百立;中国的坝工建设[J];大坝与安全;1999年01期
6 顾冲时;有限元法在分析拱坝坝肩稳定中的应用[J];大坝观测与土工测试;1996年03期
7 宫必宁,童蕾,牛志国;土石坝工程的拱效应分析[J];东北水利水电;2004年12期
8 黄达海,殷福新,宋玉普;碾压混凝土坝温度场仿真分析的波函数法[J];大连理工大学学报;2000年02期
9 阳明盛,林皋,金海;将线性规划模型引入拱坝优化设计[J];大连理工大学学报;2001年02期
10 秦杰,黄承逵,黄达海,伏义淑;三峡大坝混凝土施工实时仿真计算[J];大连理工大学学报;2002年03期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 杨令强;高拱坝开裂分析及安全评价[D];天津大学;2003年
2 黄红女;土石坝安全测控理论与技术的研究及应用[D];河海大学;2005年
3 钱向东;混凝土拱坝的强度计算与极限荷载分析[D];河海大学;2005年
4 金海;拱坝优化的整体连续性模型[D];大连理工大学;2004年
5 解宏伟;混凝土坝冷却水管冷却效果仿真计算研究[D];西安理工大学;2005年
6 韦未;拱坝开裂分析及拉应力控制方法研究[D];河海大学;2005年
7 肖海斌;高土石坝坝料试验及结构分区智能优化研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2006年
8 李丹;粒子群优化算法及其应用研究[D];东北大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王静;多目标粒子群优化算法的研究及应用[D];东北石油大学;2011年
2 郭艳军;砌石拱坝三维有限元分析及设计优化[D];郑州大学;2011年
3 冯海波;混凝土拱坝温度场、徐变应力场三维有限元分析[D];西安理工大学;2003年
4 肖志乔;拱坝混凝土温控防裂研究[D];河海大学;2004年
5 赵海涛;基于ANSYS的拱坝可视化建模和有限元仿真分析[D];河海大学;2004年
6 黄国军;拱坝整体稳定的物理模型和数学模型研究[D];河海大学;2004年
7 周圣斌;混凝土拱坝设计规范修编中若干问题的研究[D];武汉大学;2004年
8 张优秀;高拱坝承载能力研究[D];武汉大学;2004年
9 吴峰;混凝土温度裂缝仿真系统研究[D];河海大学;2005年
10 方杰;VOF方法在水利水电工程中的应用和探索[D];河海大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 顾冲时;李波;虞鸿;徐光磊;;碾压混凝土坝力学参数的反分析[J];中国科学:技术科学;2010年06期
2 崔国宏;马健;松柏;;基于改进微粒群算法的高心墙坝分区优化[J];辽宁建材;2008年12期
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王新伟;石门拱坝有限元应力分析[D];河北工程大学;2011年
2 郭艳军;砌石拱坝三维有限元分析及设计优化[D];郑州大学;2011年
3 侯文萃;心墙堆石坝坝料分区配置应力应变有限元分析[D];西北农林科技大学;2011年
4 陈蓓;长锚杆控制隧道围岩变形研究[D];兰州交通大学;2011年
5 孙德胜;高心墙堆石坝坝料分区优化研究[D];大连理工大学;2007年
6 石健兵;高心墙堆石坝高塑性粘土区域的影响分析[D];大连理工大学;2008年
7 许春雷;高土石坝坝坡稳定的可靠性研究[D];大连理工大学;2010年
8 王开拓;务川沙坝碾压混凝土拱坝运行期反分析研究[D];西北农林科技大学;2012年
9 朱晓旭;特高拱坝开裂分析方法与应用[D];清华大学;2011年
10 郭丹;基于ANSYS有限元的拱坝智能优化设计研究[D];华北电力大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵光恒,林绍忠;试载法与有限元法的耦合方法[J];长江科学院院报;1990年04期
2 张楚汉,王光纶;论拱坝抗震[J];地震工程与工程振动;1986年04期
3 陈厚群,侯顺载,王均;拱坝自由场地震输入和反应[J];地震工程与工程振动;1990年02期
4 王君杰,胡聿贤;地震动旋转分量的研究[J];地震工程与工程振动;1991年02期
5 屈铁军,王君杰,王前信;局部场地上地震动的强度包络函数的特性研究[J];地震工程与工程振动;1994年03期
6 杜修力,陈厚群;地震动随机模拟及其参数确定方法[J];地震工程与工程振动;1994年04期
7 陈厚群,李德玉,胡晓,侯顺载;有横缝拱坝的非线性动力模型试验和计算分析研究[J];地震工程与工程振动;1995年04期
8 梁爱虎,陈厚群,侯顺载;随机地震动场激励下拱坝多点输入的抗震可靠度分析[J];地震工程与工程振动;1996年01期
9 杜修力;水工建筑物抗震可靠度设计和分析用的随机地震输入模型[J];地震工程与工程振动;1998年04期
10 杜修力,涂劲,陈厚群;有缝拱坝-地基系统非线性地震波动反应分析方法[J];地震工程与工程振动;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王进廷;高混凝土坝—可压缩库水—淤砂—地基系统地震反应分析研究[D];中国水利水电科学研究院;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 孔令兵,李新;高坝工程技术研究[J];水利水电技术;2001年11期
2 徐福卫;陈海玉;;坝前基岩高坎对高拱坝坝踵应力的影响[J];水电与新能源;2010年01期
3 彭新民,王富强,杨敏,马斌;拉西瓦高拱坝水弹性模型基础确定的研究[J];中国农村水利水电;2005年05期
4 马君寿;加强拱坝问题研究提高拱坝设计水平——马君寿同志在高拱坝学术讨论会上的总结发言摘要[J];水力发电;1981年06期
5 曾朝文,郭新生,张周平;龙头寨高拱坝溢流堰挑梁预制吊装施工技术[J];江西水利科技;2002年S1期
6 宋战平,李宁,陈飞熊;小湾非整体拱坝的抗震稳定性数值仿真试验研究[J];水利与建筑工程学报;2003年04期
7 孙五继,焦爱萍,张耀先,刘沛清;高坝挑射水流对岩石河床冲刷的研究综述[J];水利水电技术;2005年07期
8 张光斗;张光斗院士的来信[J];水电站设计;2005年03期
9 田景环;翟雯航;;高拱坝下游消能防冲方案选择的数值方法[J];广东水利水电;2005年06期
10 杨令强;武甲庆;秦冰;;横观各向同性层状岩石地基对高拱坝的影响[J];水资源与水工程学报;2007年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张国新;刘有志;杨萍;刘毅;胡平;刘玉;白迎;马晓芳;;特高拱坝施工期低温浇筑导致的开裂风险分析[A];北京力学会第十六届学术年会论文集[C];2010年
2 陈在铁;;基于风险的混凝土高拱坝失效模型研究[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年
3 张景奎;张燎军;;高拱坝地震灾变破坏机理与溃坝仿真分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 龙渝川;许绍乾;高雪超;;高拱坝梁向配筋抗震措施效果研究[A];第19届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ册)[C];2010年
5 任青文;;灾变条件下高拱坝整体失效分析的理论与方法[A];第20届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2011年
6 程恒;张燎军;;强震作用下高拱坝损伤开裂研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 张汉云;张燎军;;基于虚拟裂缝模型的带横缝高拱坝的抗震性能研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
8 陈在铁;;高拱坝抗震研究急待解决的问题探讨[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集(下)[C];2005年
9 朱伯芳;厉易生;;提高拱坝混凝土强度等级的探讨[A];中国水利学会一九九九年优秀论文集[C];1999年
10 戴科夫;龙德海;周政国;;构皮滩水电站混凝土高拱坝施工技术[A];南方十三省(市、区)水电学会联络会暨学术交流会论文集[C];2007年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 胡敏;世界第一高拱坝是这样建设的[N];四川日报;2009年
2 向良璧 ;我国拱坝挑战世界纪录[N];经济参考报;2002年
3 毛绍清;练博士“炼”出真功夫[N];西南电力报;2007年
4 记者 范建;大坝抗震安全设计获新突破[N];科技日报;2008年
5 王启翔;汇集25项新技术 沙牌碾压混凝土拱坝 最高拱坝上演创新秀[N];中国水利报;2005年
6 中国水利学会水工结构专业委员会;结构工程技术成果丰硕 (下)[N];中国水利报;2003年
7 本报记者 李友明 杨艳;305米:世界第一高拱坝开始浇筑[N];凉山日报(汉);2009年
8 纪灵 全红;构皮滩大坝工程八九联营体破解高拱坝技术难题[N];中国水利报;2006年
9 王晓燕;谭靖夷:把水电工程建成艺术品[N];中国水利报;2007年
10 柳絮恒 谢远景;倾心拱坝事业天道自然酬勤[N];科技日报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚霄雯;基于性能的高拱坝地震易损性分析与抗震安全评估[D];浙江大学;2013年
2 冯帆;基于整坝全过程仿真的特高拱坝施工期工作性态研究[D];中国水利水电科学研究院;2013年
3 陈青生;高拱坝坝身泄洪与消能建筑物的优化布置[D];河海大学;2001年
4 苏超;基于有限单元法的高拱坝优化设计方法体系的研究与应用[D];河海大学;2005年
5 王春涛;高拱坝及其附属结构体系静动力分析与模拟[D];天津大学;2004年
6 车轶;混凝土高拱坝孔口配筋与抗裂问题研究[D];大连理工大学;2002年
7 丁晓唐;高拱坝结构稳定转异和体形优化分析理论和方法[D];河海大学;2005年
8 马斌;高拱坝及反拱水垫塘结构泄洪安全分析与模拟[D];天津大学;2007年
9 郑家祥;高碾压混凝土拱坝施工过程仿真与优化研究[D];天津大学;2007年
10 钟红;高拱坝地震损伤开裂的大型数值模拟[D];大连理工大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 纪林强;高拱坝承载能力与安全评价研究[D];大连理工大学;2013年
2 吴斌平;锦屏高拱坝现场施工温控与进度综合评价研究[D];天津大学;2010年
3 邵勇;基于线弹性断裂力学的高拱坝底缝分析[D];河海大学;2005年
4 张优秀;高拱坝承载能力研究[D];武汉大学;2004年
5 杨涛;复杂地基上高拱坝安全度研究[D];河海大学;2004年
6 杨晓红;高拱坝泄洪孔支承结构工作性态分析[D];河海大学;2005年
7 焦永存;高拱坝闸墩预应力U型锚索工法综合评判研究[D];重庆大学;2013年
8 黄财元;高拱坝泄洪雾化数学模型及人工神经网络模型研究[D];天津大学;2006年
9 郑毅;拱坝抗震性能设计及模型试验影响因素研究[D];大连理工大学;2009年
10 王永新;高碾压混凝土拱坝仿真分析与优化研究[D];广西大学;2005年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026