基于有限单元法的高拱坝体形优化设计

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1、研究生学位论文的独创性声明本人声明：所呈交的学历硕士学位论文是我个人在导师指导下独立进行的研究工作及取得的研究结果；论文中的研究数据及结果是按学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》获得的，如果违反此规定，一切后果与法律责任均由本人承担。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究结果，也不包含其他人和自己本人已获得西北农林科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文的致谢中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：喜觊痒

2、I时间：文p2年◆月二二日导师指导研究生学位论文的承诺’量dI、6本人承诺：我的学历硕士研究生∽《、壅所呈交的学历硕士学位论文是在我指导下独立开展研究工作及取得的研究结果，属于我现岗职务工作的结果，并严格按照学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》而获得的研究结果。如果违反学校《关于规范西北农林科技大学研究生学术道德的暂行规定》，我必须接受按学校有关规定的处罚处理并承担相应导师连带责任。’导师签名：凌歹时间：圣沙口尊年多月上易日关于其他单位与人员对研究生学位论文使用授权的说明任何收存和保管本论文各种版本的单位和个人未

3、经本论文作者的导师授权，不得有对本论文进行复制、修改、发行、出租、改编等侵犯著作权的行为，否则，按违背《中华人民共和国著作权法》有关规定处理并追究法律责任．经本论文作者的导师同意，授权西北农林科技大学可向主管上级有关单位送交论文的纸质件和电子文档，允许论文被查阅和借阅，可以采用复印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文；否则，按违背《中华人民共和国著作权法》有关规定处理并追究法律责任。研究生签名：墨如j翠时间：Q一早年；月彤日导师签名：勿』才时间：。乏埘年冬月工‘日第一章绪论1．1国内外拱坝的发展现状人类修建拱坝有着悠久的历史。根

4、据现有的资料【l】，最早的圆筒面圬拱坝可以追溯到公元前3世纪古罗马帝国时代。现在发现的最古老的拱坝遗址是罗马时期建于法国圣·里米省南部鲍姆(ⅦlondeB籼ne)拱坝，坝高12m。早期的拱坝没有理论指导，是在实践和经验中摸索前进的。17世纪随着欧洲工业革命和工程力学的发展，开始了采用简单的薄壁圆筒公式设计拱坝，其缺陷是没有考虑拱圈之间的作用力，但已经是代表了理论在实际工程中的应用了，如佐拉(zola)拱坝。20世纪30年代，美国修建的胡佛拱坝(H00ver)是第一座超过200m的高拱坝，坝体断面接近重力坝，其重大课题是对坝体大体积混

5、凝土的温度控制做了系统的研究工作，研究了冷却水管、坝体分缝与接缝灌浆、预冷骨料和坝体采用预制混凝土块的方案【2】13】。在以后的几十年里，拱坝在欧洲出现了蓬勃发展的建设时期，在大量的工程实践和实验研究中，欧洲的工程师认为拱坝设计应以拱为主，适当的放松对梁的应力控制，允许开裂，以开发拱坝的潜在经济性。在这种观点下，法国工程师柯因(A·Coyne)首先根据拱的作用设计了第一座即有水平曲率又有垂直曲率的双曲拱坝，即马立奇(M哪er)拱坝。双曲拱坝的出现，标志着拱坝技术的又一次重大进展，其材料得以充分更有效的利用，坝内应力进一步改善。双曲概

6、念对拱和梁形状的改进，使拱坝的结构概念得到重要发展。目前已经公认双曲拱坝是一种较优的坝型。20世纪50年代以后，西欧各国和日本相继修建了许多双曲拱坝，人类在拱坝体形设计、复杂坝基处理、坝顶溢流及坝内开孔泄洪等重大技术上又有了新的突破，从而使拱坝厚度减小，坝高加大，即使在比较宽阔的河谷上修建拱坝也能体现拱坝经济性和优越性。西科特设计了第一座采用抛物线作为拱圈线型位于瑞士洛桑南部的埃默森(ⅥenxEmosson)拱坝，建于1954．1955年，坝高51m。西科特还设计了第一座椭圆形拱坝，莱图莱斯坝，高86m，建于1963年。法国坝工专家

7、里若埃(M·Leroy)1962年提出了对数螺旋线拱坝，并首先应用法国乌格郎斯(V0心aIlS)坝。进入70年代以后，随着计算机技术的快速发展，有限单元法和优化设计技术逐步被运用于拱坝的设计当中，使人们在对拱坝进行设计和计算时的时间大大缩短，使拱坝的设计方案更加趋于经济合理。此外水工以及相关结构模型试验技术的发展、混凝土施工技术、大坝安全监控技术的进一步提高，这些都为拱坝工程技术发展和改进创造了极其有力的条件。新中国成立后，我国开始大规模修建拱坝，1950．1970年是起步阶段，从20世纪70年代开始我国的拱坝建设相继进入了高速发展

8、阶段【4】。据中国大坝委员会1999年的统计资料显示，全世界已建的坝高超过30m的拱坝1102座，其中我国有517座，占全2基于有限单元法的高拱坝体形优化设计球46．9％。我国的拱坝数量已经占全世界拱坝数量的一半，居世界第一。美国、‘