混凝土实体重力坝断面拓扑与形貌优化研究

作     者：李景丽 王桂智 张宏伟 LI Jingli;WANG Guizhi;ZHANG Hongwei

作者机构：郑州西亚斯学院建筑工程学院河南郑州451100 江苏省水利勘测设计研究院有限公司江苏扬州225127 河海大学土木与交通学院江苏南京210024 河海大学水利水电学院江苏南京210024 

出 版 物：《水力发电》 (Water Power)

年 卷 期：2025年第51卷第1期

页      面：51-56页

学科分类：081504[工学-水利水电工程] 08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：中央高校基本科研业务费项目(B240201020) 2022年河南省本科高校研究性教学系列项目(2022SYJXLX139) 2023年度河南省本科高校研究性教学改革研究与实践项目 

主　　题：混凝土重力坝 断面设计 拓扑优化 形貌优化 变密度法 

摘      要：为了获得较为经济的混凝土实体重力坝断面形式,提出了基于拓扑与形貌优化方法的混凝土实体重力坝优化设计方法。该方法以混凝土实体重力坝断面柔度最小为优化目标,对混凝土实体重力坝断面先进行拓扑优化设计,然后进行形貌优化设计,进而有效地减小混凝土实体重力坝断面面积。某混凝土实体重力坝断面优化结果表明:优化得到的断面与一般传统方法设计的断面较为接近,但断面面积有所减少,且抗滑稳定安全系数与应力等均满足相关规范要求,证明了优化设计方法的合理性;重力坝形貌优化断面优于拓扑优化断面与传统设计断面;随着形貌优化迭代次数的增加,抗滑稳定安全系数逐渐增大,坝体竖向应力与竖向位移最大值逐渐减少;重力坝形貌优化断面在坝体上部存在颈缩现象,该现象可为重力坝设计提供新的思考方向。