基于整体安全度的高拱坝体形稳健优化设计

基本信息
批准号:51279174
项目类别:面上项目
资助金额:80.00
负责人:孙林松
学科分类:
依托单位:扬州大学
批准年份:2012
结题年份:2016
起止时间:2013-01-01 - 2016-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张杨,顾爱军,梁金栋,杜锋,贺云鹏
关键词:
高拱坝整体安全度稳健设计体形优化
结项摘要

In the practical construction process of arch dam, the actual basic parameters related to geological conditions and the joint grouting conditions are often different to design conditions. For a well-designed arch dam, its variation of performance caused by the change of design parameters should be reduced to the great extents, i.e., the arch dam should be robustness. So, it is very important in theory and engineering practice for arch dam shape optimization to consider dam robustness to design conditions. . In this proposed project, the major research activities will include the following. First, the evaluation method of the global safety of arch dams will be studied. For this purpose, a precise and efficient method for structure analysis of arch dams should be proposed, and the criteria of limited state of arch dams with ultimate bearing capacity should also be researched intensively. Secondly, considering the characteristics of high arch dams, the global safety is taken as the performance index, and after the analysis of its sensitivity to uncertainty factors of the design conditions, robust optimization models for shape design of high arch dams based on the global safety degree will be established and some effective solution algorithms will also be proposed. Thirdly, on the basis of the researches above, computer programs will be written. The research of robust optimization design of arch dam shape will be performed for some actual engineering such as BAIHETAN hydropower station, and some proposal with engineering application value will be put forward for arch dam shape design..Overall, the goal of this proposed project is to construct the theoretical, methodological and technological framework of robust optimization for shape design of arch dams based on the global safety, and to develop and enrich the design theory of dam engineering.

拱坝在具体实施过程中,实际地质条件、封拱条件等基本设计参数常与设计条件有一些差异,一个好的拱坝体形应当最大程度地降低这种因设计参数的波动而引起的坝体性能的变化,也就是具有较好的稳健性。因此,考虑拱坝设计条件中的不确定因素,开展拱坝体形稳健优化设计研究具有重要的理论意义与工程实际意义。本项目拟首先对拱坝整体安全度进行研究,提出精确高效的结构非线性分析方法,在深入分析拱坝极限平衡状态判据的基础上,建立拱坝整体安全度预测模型;根据高拱坝的特点,以拱坝整体安全度为主要性能指标,分析其对设计条件中不确定因素的敏感性,建立拱坝体形稳健优化设计模型并提出相应的有效解法,形成基于整体安全度的高拱坝体形稳健优化设计理论、方法和技术体系;编制计算机程序,结合白鹤滩拱坝等实际工程进行实例分析,提出具有工程应用价值的拱坝体形设计方案与设计建议。

项目摘要

体形设计在拱坝设计中具有战略意义,为了提高拱坝体形对设计条件不确定性的适应性,开展拱坝体形稳健优化设计研究具有重要的理论意义和工程实际意义。本项目利用规格化的阶跃函数构造含断层岩体的扩展有限元位移模式,建立了拱坝-地基系统弹塑性分析的线性互补扩展有限元模型;提出了基于尖点突变模型的拱坝整体承载力分析方法,结合白鹤滩拱坝进行了以超载整体安全度为目标函数的拱坝体形优化设计研究;考虑基础变形模量的不确定性,提出了应力稳健性可行性约束条件,建立了拱坝体形稳健可行性优化模型;基于应变能及其对基础变形模量的灵敏度,建立了拱坝体形稳健优化设计模型,并给出了基于模糊贴近度和灰色关联度的求解方法;将上述模型和方法用于了白鹤滩拱坝的体形稳健优化设计研究。. 结合本项目的研究培养硕士研究生6人,已毕业4人;已发表学术论文7篇,登记软件著作权1项; 1本专著已交科学出版社出版。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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