高拱坝失效故障树模型与失效概率

研究高拱坝洪水、地震、山体滑坡等外载荷,坝身混凝土、坝基岩石材料强度弱化等的随机性,以及评价准则的模糊性;分析了高拱坝分别基于强度理论和稳定理论确定性评价方法的不足,提出应该利用模糊数学方法解决具有随机性、模糊性的高拱坝安全评价问题;建立了基于结构可靠度理论的高拱坝失效概率故障树模型并给出了具体算例.     

拱坝体型的多目标博弈设计

提出基于博弈理论的多目标求解方法,给出多目标问题的博弈描述和各博弈方策略空间的计算方法,研究:1)利用Nash均衡模型求解无目标偏好的多目标竞争问题;2)利用Stackelberg寡头模型求解有目标偏好的多目标竞争问题;3)利用合作竞争模型求解关注整体得益的多目标设计问题;并给出相应的技术步骤.以白鹤滩拱坝体型的三目标博弈设计为例,取体积目标、坝体最大主拉应力目标和坝体应变能目标为博弈方,分别采用Nash均衡模型、Stackelberg寡头模型和合作竞争模型进行博弈求解,设计结果显示拱坝的体积方量、应力、应变能和位移等较初始体型的变化改善情况,实现了各博弈模型的设计目的,表明了多目标博弈设计方法的有效性.     

一种改进的遗传算法及其在结构优化设计中的应用

通过对遗传算法的二进制编码和实数编码的机理分析,结合2种编码的优点,从工程结构优化实际问题出发,提出了一种可以任意控制离散度的改进实数编码遗传算法.该算法利用实际工程结构问题中对尺寸设计变量精度要求的放松,在编码过程中加上"隐约束",缩小了搜索空间,减少了结构重分析次数,提高了收敛速度.该算法的优点是可以根据实际问题的需要任意选择变量的精度.实例计算表明,该算法对复杂结构的优化设计是有效的.     

拱坝整体非线性稳定分析

根据拱坝的结构特点,针对乌江构皮滩拱坝坝址区存在的层间错动带,软弱夹层及断层破碎带等的复杂地质条件,采用三维非线性有限元法研究其应力应变及稳定问题,对大坝的安全性进行评估,为初步设计提供应力,位移及稳定安全系数等方面的参考依据。     

含诱导缝坝体的非线性断裂力学分析

按混凝土材料开裂的非线性特性,用线弹性断裂力学与虚拟裂缝模型相结合的非线性方法,对含诱导缝坝体进行了分析计算;并以某碾压混凝土拱坝为例,对计算模型进行比较,对诱导缝的作用进行分析。分析表明,该非线性计算模型对于分析含诱导缝坝体的应力以及诱导缝的作用比常规线弹性方法更为合理。     

沙牌碾压混凝土拱坝损伤开裂分析

碾压混凝土拱坝的温度裂缝与一般混凝土坝的温度裂缝有本质区别。为了有效控制坝体开裂,要求分缝设计与应力场仿真分析密切结合。因此 进行了沙牌碾压混凝土拱坝三维非线性应力场的全过程仿真分析,在此基础上对拱坝在不同分缝情况下的损伤开裂行为进行了研究。计算中考虑了温度荷载、自重、静水压力、混凝土徐变和自生体积变形等情况。通过计算分析得出了沙牌碾压混凝土拱坝的开裂规律,为沙牌碾压混凝土拱坝的分缝设计提供了依据。     

小湾拱坝抗震钢筋粘结滑移试验研究

采用钢筋内贴电阻片的方法,对小湾拱坝抗震钢筋与混凝土间的粘结滑移关系进行循环荷载作用下拉拔试验研究,探讨了循环作用下钢筋与混凝土间的粘结性能与机理．试验结果表明：抗震钢筋宜采用具有明显屈服极限的软钢;加载端设置“无粘结段”,对于防止加载端劈裂裂缝十分有效;小湾拱坝抗震钢筋在循环荷载作用下表现出良好的粘结延性。     

拱坝基础处理中的传力洞设计

为了改进拱坝传力洞的设计方法,寻求传力洞设计的理论依据,提出了传力洞的预期压缩变形量与拱坝的拱端位移相一致的设计原则.将围岩对传力洞的影响简化为抗力作用,并利用最小势能原理,导出求解传力洞截面尺寸的理论公式.结果表明:传力洞顶端推力与洞顶位移之间的关系表现为线性,该线性关系的斜率表达式中包含有传力洞的面积变量;据此关系式,可以求出传力洞的截面积.     

高拱坝体型三维拓扑优化研究

应用三维拓扑优化理论,编制了相应的计算程序,并结合高拱坝结构特点,固定拱坝上游面,对高拱坝三维空间结构进行了拓扑优化计算.结果表明,优化所得拱坝体型与常规坝体体型基本一致,强度满足应力要求.     

拱坝泄水孔应力影响因素分析

拱坝泄水孔受进出口悬臂结构、内水压力、坝体自重、温度、上游水压力等作用的影响,孔口应力分布复杂.本文结合工程实例建立了拱坝的三维有限元模型,基于子模型法计算分析了拱坝泄水孔的应力分布规律;通过不同结构形式和不同作用效应的计算分析,对孔口应力分布的影响因素进行了全面分析,得出拱坝泄水孔进、出口悬臂结构对泄水孔进、出口部位的应力影响很大,泄水孔进口附近侧壁顺水流方向拉应力很大,与传统的孔口环向拉应力大、顺水流方向拉应力小的观点相悖,为拱坝泄水孔配筋设计提供了重要依据,对同类工程设计具有参考价值.