白江河电站拱坝优化设计
本文关键词:白江河电站拱坝优化设计
更多相关文章: 拱坝 优化 寒区 ISIGHT CATIA ABAQUS
【摘要】:近年来,随着水工筑坝技术、设计水平、优化算法以及计算机技术的快速发展,拱坝优化作为节省工程投资的重要手段之一,得到了坝工设计者的重视。其中,白江河电站作为靖宇县电力发展计划中的重要结点性工程,继初步设计阶段后急需进行优化设计。首先,进行算法比选,为白江河电站拱坝优化设计选择合适的优化算法。本文分别从求解精度、收敛速度、初值敏感性以及局部性等方面进行算法比选,为本次优化任务选择优化算法,确定将多岛遗传算法(MIGA)与改进序列二次规划法(NLPQL)相结合,即在优化过程第一步中使用MIGA计算,第二步采用NLPQL在第一步的计算结果中进行择优。算例结果表明,该算法具备较高精度,并能在尽量少的计算量中获取全局最优解,是理想的拱坝优化算法。其次,选定拱坝优化目标函数和约束条件。本次优化任务以坝体筑坝方量为优化目标,以坝顶水平拱圈中心线半径、坝顶宽度、拱冠梁底部宽度以及拱冠梁上游面几何参数特征值为优化设计变量,考虑应力约束、稳定约束与几何约束条件。鉴于白江河坝址处于严寒地区,气温年度变幅较大,工程设计上采用坝体上下游面均喷涂5cm厚聚氨酯泡沫塑料作为坝体保温措施,计算温度应力考虑了保温层效果。最后,应用多参数优化集成分析软件(ISIGHT)、ABAQUS有限元分析软件与CATIA(计算机图形辅助三维交互应用软件)集成开发,完成白江河拱坝优化设计工作。该集成方式充分发挥了CATIA参数化建模、ABAQUS有限元非线性分析和ISIGHT集成优化的优势,并用MATLAB进行有限元等效应力的计算。与常规坝体的设计方案相比,在满足约束条件的前提下,白江河电站拱坝优化后,于体形特征方面,不改变坝顶宽度,减小拱冠梁底部宽度3m,降低上下游面倒悬度,整体坝形变薄,厚高比降低22.6%,拱顶中心角增加8.76°,优化后坝体筑坝方量降低20.5%,经济效果显著。
【关键词】:拱坝 优化 寒区 ISIGHT CATIA ABAQUS
【学位授予单位】:长春工程学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TV642.4
【目录】:
- 摘要3-4
- Abstract4-8
- 主要符号表8-9
- 第1章 绪论9-18
- 1.1 国内外拱坝优化概况9-15
- 1.1.1 国内外拱坝优化历程9-12
- 1.1.2 国内外拱坝优化现状12-15
- 1.2 研究的目的及意义15-16
- 1.3 研究的主要内容及技术路线16-18
- 第2章 算法比选18-27
- 2.1 算法概述18-19
- 2.2 算法原理19-22
- 2.2.1 序列二次规划算法(SQP)19-20
- 2.2.2 遗传算法(GA)20-21
- 2.2.3 模拟退火算法(SA)21-22
- 2.2.4 MIGA-NLPQL算法22
- 2.3 算例测试22-26
- 2.4 小结26-27
- 第3章 白江河电站拱坝优化设计27-61
- 3.1 工程背景27-29
- 3.1.1 水文概况27-28
- 3.1.2 地质条件28
- 3.1.3 工程任务和规模28-29
- 3.2 工程基本资料29-33
- 3.2.1 坝轴线半径计算29-31
- 3.2.2 坝顶宽度选定31
- 3.2.3 拱冠梁剖面设计31-33
- 3.3 白江河电站拱坝优化任务33-35
- 3.3.1 数学模型33
- 3.3.2 优化目标33
- 3.3.3 设计变量33
- 3.3.4 约束条件33-34
- 3.3.5 优化算法34
- 3.3.6 ISIGHT优化流程34-35
- 3.4 CATIA几何模型的建立35-39
- 3.4.1 坐标系的选择36
- 3.4.2 CATIA参数化建模的实现36-38
- 3.4.3 CATIA集成设置38-39
- 3.5 ABAQUS有限元应力分析39-52
- 3.5.1 ABAQUS相关约定与假设39
- 3.5.2 材料参数39-42
- 3.5.3 计算工况与荷载42-49
- 3.5.4 有限元等效应力49-51
- 3.5.5 ABAQUS集成设置51-52
- 3.6 ISIGHT软件的集成设置52-55
- 3.7 优化成果55-58
- 3.7.1 白江河电站拱坝优化后坝体体形参数55
- 3.7.2 有限元计算结果55-58
- 3.8 小结58-61
- 第4章 结论与展望61-63
- 4.1 结论61-62
- 4.2 展望62-63
- 参考文献63-67
- 在学期间发表的学术论文及其他成果67-68
- 在学期间参加的专业实践及工程项目研究工作68-69
- 致谢69
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈正作;拱坝设计研究工作中的一个新问题[J];水力发电学报;2001年01期
2 陈祖坪;拱坝强度裂缝的定量研究[J];水利学报;2001年08期
3 沛吉;拱坝设计中值得注意的几个问题[J];水力发电;2002年05期
4 黎展眉;国内外拱坝建设与发展(上)[J];贵州水力发电;2003年01期
5 张姣,丁成辉;国内拱坝优化的研究现状及动态[J];南昌水专学报;2004年02期
6 潘家铮;在金沙江溪洛渡水电站拱坝设计优化咨询会上的发言[J];水电站设计;2004年02期
7 徐福卫;梁桂兰;;拱坝裂缝成因综述[J];灾害与防治工程;2004年01期
8 黄小辉;平和花溪拱坝设计前期分析及施工调整[J];漳州职业技术学院学报;2005年02期
9 黄小辉;平和花溪拱坝设计前期分析及施工调整[J];大众科技;2005年09期
10 林正标;;浅析对拱坝的认识[J];引进与咨询;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王仁坤;邵敬东;;沙牌拱坝经受了超强地震的考验[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
2 周乾父;尚志成;;拱坝三维CAD系统[A];土木工程计算机应用文集——中国土木工程学会计算机应用学会第五届年会论文集[C];1993年
3 邓思华;;拱坝与基础协同工作的应力分析[A];第七届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅱ卷)[C];1998年
4 朱伯芳;;论拱坝应力控制标准[A];2002年水工专委会学术交流会议学术论文集[C];2002年
5 马以超;娄绍撑;;拱坝结构安全评价方法初探[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
6 黎展眉;;国内外拱坝建设与发展[A];纪念贵州省水力发电工程学会成立20周年论文选集[C];2005年
7 陈正作;刘蕾;;基于内力法理论的拱坝动力计算[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
8 李忠;朱彦鹏;;小型泥石流拦挡拱坝简化计算方法及其应用[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年
9 吴世伟;李同春;张思俊;吕泰仁;刘宁;;拱坝的失效模式与可靠度[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会全国第三届学术交流会议论文集[C];1992年
10 吴中如;;典型拱坝的严重事故及解析——第十届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前3条
1 向良璧 ;我国拱坝挑战世界纪录[N];经济参考报;2002年
2 薛云霞 王照瑜;拱坝设计与研究的佳作[N];中华读书报;2003年
3 王承新 张世梅;论文写在堤坝库区[N];湖北日报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 金海;拱坝优化的整体连续性模型[D];大连理工大学;2004年
2 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
3 吴党中;拱坝优化时基础变模敏感性及坝肩传力洞增稳效应研究[D];浙江大学;2012年
4 孙林松;三维弹塑性接触问题的线性互补方法及拱坝结构非整体性分析研究[D];河海大学;2001年
5 宋贞霞;考虑河谷场地效应的拱坝—地基地震响应分析方法研究[D];中国地震局工程力学研究所;2013年
6 肖诗云;混凝土率型本构模型及其在拱坝动力分析中的应用[D];大连理工大学;2002年
7 赵兰浩;考虑坝体—库水—地基相互作用的有横缝拱坝地震响应分析[D];河海大学;2006年
8 寇立夯;基于性能的高坝抗震设计若干关键问题研究[D];清华大学;2009年
9 杨令强;高拱坝开裂分析及安全评价[D];天津大学;2003年
10 陈欣;界面元法的开裂和损伤梯度模型及其工程应用[D];清华大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 熊敬;思德拱坝裂缝成因的分析研究[D];四川大学;2005年
2 张燕;拱坝变形安全监控因果模型研究[D];河海大学;2006年
3 黎伞伞;拱坝基础垫层的结构作用研究[D];贵州大学;2015年
4 杨金涛;软弱地基条件下中小拱坝后期加固处理措施研究[D];清华大学;2014年
5 江柳蓉;白江河电站拱坝优化设计[D];长春工程学院;2015年
6 唐岗;源口拱坝加高加固应力稳定分析[D];广西大学;2008年
7 周兵;拱坝—坝肩整体动力稳定性的离心模型试验研究[D];清华大学;2008年
8 管志保;某拱坝体形优化及坝体应力三维有限元分析[D];西安理工大学;2009年
9 王志真;常峪口水库拱坝应力分析及加固方案研究[D];河北工程大学;2009年
10 王艳芝;基于有限单元法的拱坝静动力分析[D];西北农林科技大学;2009年
,本文编号:604551
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shuiwenshuili/604551.html