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高拱坝具有超载能力强、抗震性能好、坝体体积小、坝体混凝土工程较省等优点,由于其优越的安全性和经济性,在坝工建设中倍受青睐。高拱坝的安全运行对混凝土质量要求高,混凝土温控防裂是其施工质量控制的关键,温度变化引起的荷载对混凝拱坝的整体应力状态有较大影响。因此,对混凝土进行温度控制是十分必要的,而在混凝土中预埋冷却水管是大体积混凝土温度控制较为有效的温控措施,在以往通水冷却温控设计中,往往以通水冷却温控效果为重点进行通水冷却方案设计,在一定程度上忽略了通水冷却的投资成本,不利于温控工程的投资成本。针对这种情况本文以一期通水冷却温控措施相对温控费用最低作为优选目标,以混凝土一期冷却温控效果为约束条件,建立了混凝土拱坝高温季节一期通水冷却参数优化设计模型。 本研究主要内容包括:⑴采用三维有限元软件对一期通水阶段的温度场进行仿真计算,对影响通水冷却温控效果的通水冷却参数进行了单因素敏感性分析。⑵针对通水冷却参数对通水冷却效果和通水冷却费用的影响,本文以一期通水冷却相对费用最低为优化目标,以一期通水冷却控温阶段最高温度和降温阶段温降梯度为约束条件,建立一期通水冷却参数优化设计模型,对混凝土拱坝一期通水冷却参数进行优化,优化后的通水方案,不仅能够满足温控要求,还能在一定程度上减少通水冷却的费用。⑶网格法作为一种简单的全局搜索算法,它对函数(目标函数、约束函数)无特殊要求,容易编制计算机程序实现。采用网格法进行求解、寻优,能够快速得到混凝土拱坝一期通水冷却最优的通水参数。