水电站重力坝结构优化设计 (水电站重力坝和拱形坝的区别)

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• 水电站重力坝结构优化设计？
• 优化设计模型的规格化方式是什么?
• [修建结构设计优化方法在屋宇结构设计中的运行]屋宇修建结构设计

水电站重力坝结构优化设计？

重力坝是一种大体积挡水修建物，其基本剖面是直角三角形，全体是由若干坝段组成。

关键依托坝体自重来维持稳固的坝。

重力坝按筑坝资料的不同分为：混凝土重力坝和浆砌石重力坝。

重力坝具备长久性好、抵制渗漏强、设计及施工技术便捷、对地基条件要求相对来说不太初等好处，但重力坝坝体体积大，耗用水泥多，为了取得最优的投资成果，在工程实践运行中，往往要对重力坝结构启动优化设计。

重力坝优化设计模型优化结构设计有三大要素，即设计变量、目的函数和解放条件。

设计变量设计变量是设计打算的数量形容。

重力坝断面形态由坝高、坝顶宽度、高低游折坡点位置、高低游坝坡选择。

关于一个给定的工程，普通来说坝高是已知的，坝顶宽度由交通或结构要求确定，下游折坡点位置由施工及结构要求确定。

设抢先坝坡由x1管理，下游坝坡由x2管理，抢先折坡点由x3管理，故本文取重力坝断面形态x1、x2、x3为设计变量本优化设计取重力坝单宽坝段，思考的关键荷载为：自重、扬压力、水压力、泥沙压力。

目的函数重力坝的造价关键取决于坝体混凝上的工程量，取单位坝段（以下计算同）钻研，目的函数为断面面积，即（2）式中：A（x）为非溢流重力坝断面面积；H为重力坝坝高；B0为坝顶宽度；x1、x2、x3区分为抢先坝坡、下游坝坡、抢先折坡点管理参数。

解放条件几何解放（1）抢先坝坡。

按重力坝设计规范，本优化取抢先坝坡范畴0～0.5，即0≤x1≤0.5（H-x3）（2）下游坝坡。

按重力坝设计规范，本优化取下游坝坡范畴为0.5～0.9，即0.5H≤x2≤0.9H（3）抢先折坡点位置。

按重力坝设计规范，抢先可以是直立面，也可以是歪斜面，故0≤x3≤H性态解放（1）应力解放条件。

在重力坝设计中，普通来说，坝趾压应力小于准许值是很容易满足的，即使高坝也可经过放大混凝上标号来处置，而坝踵的应力要满足规范，按重力坝设计规范，思考扬压力后的坝踵正应力σ坝踵（以发生压应力为正），折点C处正应力σC应满足：（2）抗滑稳固解放条件。

按重力坝设计规范，取抗剪断强度公式计算：重力坝断面优化设计的数学模型综上所述，重力坝断面优化设计的数学模型为：求解方法本优化设计与其余优化设计的对比为了验证优化设计，现将其启动对比，其设计资料为：某重力坝非溢流断面，己知坝高110m，计算水位95m（设坝基面标高0m），下游水位5.0m，坝顶宽度7m，下游起坡点高程为100m；混凝上容重为24kN/m3；水容重为10kN/m3；泥沙高程30m，其浮容重为8kN/m3，淤沙的内摩擦角为20°；排水管幕处扬压力折减系数α取0.3，至坝踵距离为8m；坝基接触面抗剪摩擦系数为0.7，准许抗滑稳固安保系数。

从中可以得出，本文优化的结果更好，坝踵应力和坝址应力均比其余的小，同时断面面积也比2其余的小，可浪费12.1%的工程量。

经过对比，说明本文的优化设计更具备通用性。

结语总之，优化设计结果标明所获取的断面面积的优化设计打算浪费工程量12.1%，因此，本文所述的优化设计方法及软件具备较好的工程适用性，对今后相似工程的优化设计具备关键的参考价值。

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优化设计模型的规格化方式是什么?

优化设计模型的规格化方式是规格化。

依据查问关系地下消息显示，解放条件的尺度变换常称：规格化，这是为改善数学模型性态罕用的一种方法。

[修建结构设计优化方法在屋宇结构设计中的运行]屋宇修建结构设计

摘 要：一个修建要到达精巧的成果，设计师须要把其好看设计与结构设计严密联合起来。

在屋宇结构设计中，要采取适用、经济、安保、便于施工和好看这五种成果措施。

屋宇结构设计中，运行修建结构优化设计方法可以满足这一要求，保证修建好看、外型柔美，同时又能够便于屋宇的施工，使屋宇安保、经济、适用。

在启动修树立计的通常环节中，应增强通常探求，降落经济老本，以到达经济效益的最大化，从而在保证经浪费经济老本和到达好看要求的状况下正当启动结构设计。

关键词：修建结构设计 优化方法 屋宇结构设计 中图分类号： TU318 文献标识码： A 文章编号： 修建是一项关于凝结的艺术，一个修建要到达精巧的成果，设计师须要把其好看设计与结构设计严密联合起来。

为实如今有限的空间、有限的资源的状况下，施展出最大成果，最终到达经济化、适用性和适用性的良好目的，在屋宇结构设计中，要采取适用、经济、安保、便于施工和好看这五种成果措施。

而在屋宇结构设计中，运行修建结构优化设计方法可以满足这一要求，保证修建好看、外型柔美，同时又能够便于屋宇的施工，使屋宇安保、经济、适用，从而真正成为“经济适用”房。

一、结构设计优化方法的通常基础 在启开工程名目和结构设计的环节中，须要思考的起因很多，最终目的是要在保证设计对象基本适用配置和安保牢靠性的状况下，把设计对象设计到最好的水平。

这就触及到工程和结构最优化的疑问。

用迷信的言语来形容就是：应用确定的数学方法，在一切或者的设计打算的汇合中，搜查到能够满足预约目的的、最令人满意的打算。

从修建通常上剖析结构设计优化方法可以得悉，结构设计优化方法关键体如今两个方面，其一是屋宇工程部分结构的优化设计，其二是屋宇工程结构总体的优化设计。

后者的优化设计包括 ：屋盖系统打算的优化设计、围护结构打算的优化设计和结构细部设计的优化设计。

交叉其中的 ，还蕴含选型、安顿、受力剖析、造价剖析等名目 ，在实施环节中 ，应遵照必定的准则，联合详细工程的实践状况，从实践登程，围绕屋宇修建的综合经济效益目的启动结构优化设计。

在设计安保被保证的状况下，修建师应开拓翻新，应战新的结构方式。

在修建结构设计的环节中，修建师的设计用意应能够获取基本满足，应设置尽量合乎规则的平面规划，使其对称；同时增加品质核心和刚度核心的差异，使修建物在水平荷载作用下不致于发生太大的改动效应。

在竖直方向的安顿上，应确保在满足配置要求的状况下，尽最大或者贯串竖向的承重构件；为使结构剖析和设计上的难度不致于太大，增加不用要的经济糜费，使应力扩散，转化层应尽或者少地经常使用；竖直方向的刚度要突变，而不要突变，如若不然，在水平荷载作用下，突变处会发生重大的应力集中现象，这是十分不利于结构抵制水平能源荷载的。

二、结构设计优化技术的意义所在 在屋宇结构设计中运用修建结构设计可以起到十分好的成果，这不只可以使屋宇看起来愈加好看，用起来愈加真实，而且也能够节俭少量的造价，起到良好的成果。

简直每一个修建商都宿愿，在修建结构的久远效益获取满足的状况下，应尽或者地降落修建结构的近期投资，与此同时，保证修建物结构的牢靠性和迷信性。

只要这样，能力顺利成功可继续开展，获取更多、更大的经济效益。

驳回设计优化的方法与驳回传统屋宇结构设计方法相比好处是十分显著的，它可以使修建工程造价获取大幅度降落，降幅到达35%。

要成功优化方法的技术性疑问，资料的性能要正当应用起来，争取协调好修建结构外部的各单元，到达修建规范所规则的安保水平。

同时，优化方法的技术性成功还可以正当决策修建全体性打算设计，它可以有效成功修树立计的经济化、适用性和适用性的良好目的。

三、结构设计优化技术在修建结构设计中的步骤 （一）结构优化模型 屋宇结构全体优化设计方法分以按 3 个步骤启动。

首先 ，选用设计变量。

普通把对设计要求起关键影响作用的参数作为设计变量 ，如目的管理参数（结构造价 C1 和损失希冀 C2）和解放管理参数（结构的牢靠度 PS）；而将那些对设计要求来讲 ，变动范畴不大或是依据结构要求或部分性的设计思考就能满足设计要求的参数等作为预约参数 ，这可以大大增加设计、计算和编制程序的上班量 ；其次 ，确定目的函数。

寻求一组满足预约条件的截面几何尺寸和钢筋截面积以及失效概率 ，从而使总费用最小 ；第三 ，确定解放条件。

屋宇结构基于牢靠度优化设计的解放条件 ，则包括尺寸解放、结构强度解放、应力解放、变形解放、裂痕宽度解放、构件单元解放、结构体系解放、从反经常常使用极限形态下的弹性解放到最终极限形态的弹塑性解放、从牢靠目的解放到确定性解放条件等。

在设计中 ，要使结构优化设计运行于实践屋宇结构工程 ，则是路屋宇结构设计中实践的解放条件与目的解放条件相比拟 ，保证各解放条件都合乎现行规范的要求 ，以成功最优设计。

（二）设定优化设计计共打算 屋宇结构基于牢靠度的优化设计疑问属于比拟复杂的多变量、多解放非线性优化疑问，普通状况下，在计算环节中，应转化疑问求解，行将有解放优化疑问转化为无解放疑问。

可以应用起来的优化设计计算方法有复合形法、拉氏乘子法、Powell 法等。

（三）启动程序设计 依据基于牢靠度的结构优化模型和选用的优化设计计算方法，编制配置完全、运算速度快的综合程序。

（四）结果剖析 对计算结果启动剖析 ，确定最优设计打算。

在上述步骤的口头环节中，触及的疑问包括多个方面，所以要全方位、多角度地思考。

这关键是由于树立投资这项工程的耗资十分大，触及到的状况十分多，所以，总规律和思考必定综合启动，不能全面地谋求资金的浪费而不顾设计的优化作用。

技术与经济之间存在一对矛盾，要能够正确处置，由于它是管理投资中至关关键的环节。

因此，在设计中全面强调经济浪费是不正确的，应满足技术上的相应要求，使名目到达相应的配置偏差，与此同时，要推戴注重技术，轻经济、设计激进糜费的现象。

总而言之，修建结构优化设计方法的钻研触及面宽泛，具备十分复杂的特点，是一项综合决策疑问。

适用、经济、安保、便于施工和好看是修建工程设计优化谋求的五种成果，而这五个方面的并重点各不相反，相互之间又存在一些矛盾的中央，一个低劣设计的发生往往是这五个方面的最佳联合。

所以，在启动修树立计的通常环节中，应增强通常探求，降落经济老本，以到达经济效益的最大化，从而在保证经浪费经济老本和到达好看要求的状况下正当启动结构设计。

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