水电站重力坝结构优化设计

行业资讯

zixun

当前位置:首页 > 行业资讯 > 正文

水电站重力坝结构优化设计

山东茂隆新材料科技有限公司 2021-03-13 1160


摘要:重力坝凭借着诸多优势而被广泛应用,特别是在我国水利建设中具有重要地位。但重力坝坝体体积大,耗用水泥多,为了获得最优的投资效果,就必须进行重力坝结构的优化设计。本文主要介绍了某水电站重力坝优化设计过程。关键词:重力坝;造价;剖面;优化设计;目标函数  1 前言  重力坝是一种大体积挡水建筑物,其基本剖面是直角三角形,整体是由若干坝段组成。主要依靠坝体自重来维持稳定的坝。重力坝按筑坝材料的不同分为:混凝土重力坝和浆砌石重力坝。重力坝具有耐久性好、抵抗渗漏强、设计及施工技术简单、对地基条件要求相对来说不太高等优势,但重力坝坝体体积大,耗用水泥多,为了获得最优的投资效果,在工程实际应用中,往往要对重力坝结构进行优化设计。  2 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、目标函数和约束条件。  2.1 设计变量  设计变量是设计方案的数量描述。重力坝断面形状由坝高、坝顶宽度、上下游折坡点位置、上下游坝坡决定。对于一个给定的工程,一般来说坝高是已知的,坝顶宽度由交通或构造要求确定,下游折坡点位置由施工及构造要求确定。设上游坝坡由x1控制,下游坝坡由x2控制,上游折坡点由x3控制,故本文取重力坝断面形状x1、x2、x3为设计变量  本优化设计取重力坝单宽坝段,考虑的主要荷载为:自重、扬压力、水压力、泥沙压力。  2.2 目标函数  重力坝的造价主要取决于坝体混凝上的工程量,取单位坝段(以下计算同)研究,目标函数为断面面积,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分别为上游坝坡、下游坝坡、上游折坡点控制参数。  2.3 约束条件  2.3.1 几何约束  (1)上游坝坡。按重力坝设计规范,本优化取上游坝坡范围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围为0.5~0.9,即0.5H≤x2≤0.9H  (3)上游折坡点位置。按重力坝设计规范,上游可以是直立面,也可以是倾斜面,故0≤x3≤H  2.3.2 性态约束  (1)应力约束条件。在重力坝设计中,一般来说,坝趾压应力小于允许值是很容易满足的,即使高坝也可通过加大混凝上标号来解决,而坝踵的应力要满足规范,按重力

土工膜是一种以高分子聚合物为基本原料的防水阻隔型材料。主要分为: 低密度聚乙烯LDPE土工膜、高密度聚乙烯HDPE土工膜和EVA土工膜。1.幅宽、厚度规格齐全。2.具有优良的耐环境应力开裂性能及优良的耐化学腐蚀性能。3.优良的耐化学腐蚀性能。4.具有较大的使用温度范围和较长的使用寿命。5.使用于垃圾填埋场、尾矿储存场、渠道防渗、堤坝防渗及地铁工程等。

坝设计规范,考虑扬压力后的坝踵正应力σ坝踵(以产生压应力为正),折点C处正应力σC应满足:  (2)抗滑稳定约束条件。按重力坝设计规范,取抗剪断强度公式计算:  2.4 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:  2.5 求解方法  3 本优化设计与其他优化设计的对比  为了验证优化设计,现将其进行对比,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,允许抗滑稳定安全系数。  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他的小,同时断面面积也比2其他的小,可节约12.1%的工程量。通过对比,说明本文的优化设计更具有通用性。  4 结语  总之,优化设计结果表明所得到的断面面积的优化设计方案节约工程量12.1%,因此,本文所述的优化设计方法及软件具有较好的工程实用性,对今后类似工程的优化设计具有重要的参考价值。  参考文献:  [1]马红丽.重力坝剖面优化设计软件开发[D].西北农林科技大学,2008年  [2]王凯.Excel在重力坝基本断面优化设计中的应用[J].灾害与防治工程,2006年01期.

留电免费咨询 [5分钟内回电]

Demand feedback