考虑基础变模不确定性的拱坝体形稳健优化设计

论文摘要

拱坝是一种空间壳体结构,依靠拱的作用,将部分或全部水压力传至两岸的基岩,依靠两岸坝肩的反力来维持自身的稳定。拱坝由于具有超载能力强、抗震能力强、节省工程材料等优点,所以在地质条件允许的情况下,拱坝的应用越来越多。本文在考虑基础变模的不确定因素的情况下,对拱坝体形的优化设计进行了研究,本文的主要内容如下：1.介绍了拱坝体形优化设计及稳健设计的研究现状,并对稳健设计的研究方法进行了分类和说明。2.介绍了椭圆线型拱坝体形的构造方法,并给出了椭圆线型的拱坝体形确定性优化设计的数学模型和稳健性优化设计的数学模型。3.阐述了响应面的构造方法,基于均匀试验设计方法,建立了拱坝坝体最大有限元等效应力的响应面设计数学模型,考虑基础变模不确定性时,对拱坝坝体有限元最大等效应力进行了计算。4.结合工程实例白鹤滩拱坝,对其进行设计基础变模条件下的确定性优化设计和考虑基础变模不确定性的稳健优化设计研究。5.对本文工作进行了总结,并就拱坝体形稳健优化设计的发展趋势进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 拱坝体形优化设计研究现状
• 1.2 稳健优化设计的研究现状
• 1.2.1 基于试验设计的研究方法
• 1.2.2. 基于工程模型的方法
• 1.3 本文主要工作
• 第二章 椭圆线型拱坝体形稳健优化设计模型
• 2.1 椭圆线型拱坝体形构造
• 2.1.1 拱冠梁断面形状的确定
• 2.1.2 椭圆线型拱圈的几何描述
• 2.2 椭圆线型拱坝体形确定性优化模型
• 2.2.1 设计变量
• 2.2.2 目标函数
• 2.2.3 约束条件
• 2.2.4 数学模型
• 2.3 稳健优化设计模型
• 2.3.1 目标函数的稳健性
• 2.3.2 约束的稳健可行性
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于响应面的基础变模不确定条件下拱坝最大有限元等效应力分析
• 3.1. 响应面及其构造方法
• 3.1.1 多项式回归法
• 3.1.2 人工神经网络法
• 3.1.3 Kriging函数法
• 3.1.4 径向基函数法
• 3.2 构造响应面的试验设计方法
• 3.2.1 正交试验设计
• 3.2.2 均匀试验设计
• 3.2.3 中心复合试验设计
• 3.2.4 拉丁超立方实验设计方法
• 3.3 拱坝最大有限元等效应力响应面设计
• 3.3.1 基本资料
• 3.3.2 设计因子及试验方案
• 3.3.3. 基于二次多项式的响应面设计
• 3.3.4. 回归方程的显著性检验
• 3.4 考虑基础变模不确定性时拱坝最大有限元等效拉应力计算
• 3.4.1 最大有限元等效拉应力响应面设计
• 3.4.2 最大有限元等效拉应力响应面回归方程显著性检验
• 3.4.3 考虑基础变模不确定性时最大等效拉应力计算
• 3.5 考虑基础变模不确定性时拱坝最大有限元等效压应力计算
• 3.5.1 最大有限元等效压应力响应面设计
• 3.5.2 最大有限元等效压应力响应面回归方程显著性的检验
• 3.5.3 最大有限元等效压应力的计算
• 3.6 本章小结
• 第四章 白鹤滩拱坝体形稳健优化设计研究
• 4.1 工程概况及基本计算资料
• 4.1.1 工程概况
• 4.1.2 坝址地形地质
• 4.1.3 主要荷载
• 4.2 初始设计方案拱坝体形及其结构分析
• 4.2.1 初始方案拱坝体形
• 4.2.2 设计基础变模下拱坝应力与位移
• 4.2.3 初始设计方案拱坝的稳健性可行性分析
• 4.3 设计基础变模条件下拱坝体形优化设计
• 4.3.1 优化模型
• 4.3.2 优化结果及方案对比
• 4.3.3 优化体形的稳健性可行性分析
• 4.4 考虑基础变模不确定条件性拱坝稳健可行性优化
• 4.4.1 优化模型
• 4.4.2 优化结果及方案对比
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢