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《河海大学》 2005年
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考虑开裂约束的重力坝体型优化设计

祁顺彬  
【摘要】:实体重力坝是当前国内外坝工建设中采用较多的坝型之一,由于其剖面尺寸大,混凝土用量较多,在设计时要进行最优化设计以使坝型既安全又经济。然而重力坝在运行中,上游坝踵区往往会出现开裂,随着筑坝高度的增加,坝踵开裂的概率也会越来越大,但坝踵的开裂并不一定意味着坝体的毁坏,只要保证裂缝是稳定的,坝体仍能正常运行,这也是坝工设计人员非常关心的问题。基于这一情况,本文对重力坝考虑开裂约束下的体型优化设计进行了研究,主要内容如下: 本文首先介绍了重力坝的发展历程与结构特点、重力坝应力分析方法和抗滑稳定分析方法,概述了重力坝体型优化设计与混凝土断裂力学理论研究现状,分析了进行开裂约束的重力坝体型优化设计研究的必要性。然后介绍了结构优化设计数学模型,并对优化算法进行了简要的综述。建立了重力坝体型优化设计的数学模型,编制了相应的优化算法程序,对重力坝进行了常规约束条件下的体型优化设计,取得比较合理的结果。 接着概述了线弹性断裂力学基本理论和方法,分析了重力坝坝踵裂缝的开裂过程,应用ANSYS软件对基于断裂力学理论的简支梁和重力坝进行了裂缝稳定性分析,应力和位移计算精度令人满意,取得了比较合理的结果,为重力坝坝踵裂缝应力强度因子计算提供了一个合理的计算方法。建立了考虑开裂约束的重力坝体型优化设计数学模型,介绍了优化算法(复形法),并编制了相应的优化设计程序,对重力坝考虑开裂约束的体型优化设计进行了研究,得出了合理可靠的坝体断面,优化效果比较理想,对今后坝工设计有一定的参考价值。
【学位授予单位】:河海大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TV642.3

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