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拱坝是一种应力复杂、受地形地质条件制约较大的空间壳体结构,是一种经济性和安全性都很好的坝型。经过四十多年的发展,我国在拱坝建设方面取得了很大的进展,在拱坝的设计理论、计算方法等方面积累了丰富的经验。我国的水能资源非常丰富,随着国民经济的进一步发展,以及“西部大开发”、“西电东送”战略的实施,我国必将修建更多的拱坝。那么进行本论文的课题,对于国民经济的发展有更重要的帮助。
本论文中主要介绍了拱坝的稳定、结构、荷载等工作特点,同时说明了拱坝极其优化设计的历史和现实情况;对拱坝体形进行了详细的几何描述;对目前规范规定的应力计算方法以及本文所采用的优化算法的计算原理进行了比较详实的阐述。依此,在本文中将能够描述拱坝体形的独立参数作为优化算法的设计变量、将目标函数定为单一的大坝体积,约束条件分别考虑几何应力约束和稳定约束,以此为前提条件得采用遗传算法进行抛物线拱坝体形优化设计。
本文以某碾压混凝土拱坝为例建立了遗传算法的优化模型,采用四项位移调整的拱梁分载法进行应力计算,用Fortran语言实现了抛物线变厚度双曲拱坝的优化设计。由计算结果可以看出:经优化后坝体方量比原设计方案节省6.0%,拱坝最大拉应力较原方案结果有所降低,最大拉、压应力均符合拱坝设计规范要求。说明应用本文所提出的基于遗传算法的优化程序进行优化设计得到的结果是可以信赖的,能够将其应用在抛物线拱坝优化的过程中,这样能够对更加快速的设计出经济合理的拱坝起到良好的帮助效果。