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第 41 卷第 2 期2013 年 3 月DOI:10. 3876/ j. issn. 1000 1980. 2013. 02. 012河 海 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 )Journal of Hohai University(Natural Sciences)Vol. 41 No. 2Mar. 2013摇 摇 收稿日期: 2012 05 21基金项目: 国家自然科学基金(51179061);高等学校博士学科点专项(博士生导师类)(20100094110014)作者简介: 明宇(1988—),男,山东临沂人,硕士研究生,主要从事胶凝堆石坝研究。 E鄄mail:mzxlymy@163. com基于新型本构模型的胶凝堆石坝多目标优化明摇 宇1,2,蔡摇 新1,2,3,郭兴文3,武颖利4,杨摇 杰1,2(1. 河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室,江苏 南京摇 210098; 2. 河海大学水利水电学院,江苏 南京摇 210098;3. 河海大学力学与材料学院,江苏 南京摇 210098; 4. 南京水利科学研究院岩土工程研究所,江苏 南京摇 210024)摘要: 借助 ANSYS 有限元软件的二次开发平台和优化设计模块,进行基于新型胶凝堆石料本构模型的胶凝堆石坝结构分析,并采用加权多目标优化的思想,综合考虑胶凝堆石坝的经济性和安全性,选取不同目标权重组合,对该坝型断面进行优化设计研究。 结果表明优化坝体断面可保证良好的安全稳定性和经济性,且分析结果符合实际工程的一般规律,可为该坝型的设计提供参考依据。关键词: 胶凝堆石坝;优化设计;有限元;线性加权法;权重系数中图分类号:TV642摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 文章编号:1000 1980(2013)02 0156 05Multi鄄objective optimization design of cement sand andgravel dam based on a new constitutive modelMING Yu1, 2, CAI Xin1, 2, 3, GUO Xingwen3, WU Yingli4, YANG Jie1, 2(1. State Key Laboratory of Hydrology鄄Water Resources and Hydraulic Engineering,Hohai University, Nanjing 210098, China;2. College of Water Conservancy and Hydropower Engineering, Hohai University,Nanjing 210098, China;3. College of Mechanics and Materials, Hohai University, Nanjing 210098, China;4. Geotechnical Engineering Department, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, China)Abstract: By means of the second鄄development platform and optimization module in the finite element softwareANSYS, structural analysis of a cement sand and gravel (CSG) dam was conducted based on a new constitutivemodel. The idea of weighted multi鄄objective optimization, which synthetically considers the economical efficiencyand security efficiency, was adopted to conduct research on optimization design of the CSG dam with differentweighting coefficient combinations. The results show that the optimized dam sections have a high degree of stabilityand economical efficiency, and the research results that accorded with general rules of practical engineering canprovide references for the design of this dam.Key words: cement sand and gravel dam; optimization design; finite element; linear weighting method; weightingcoefficient胶凝堆石坝作为一种兼有混凝面板堆石坝和混凝土重力坝优点的新坝型,因其断面小、施工速度快、用料节省、便于施工导流、抗震性能好、适应较软弱地基,因此具有很强的竞争力和推广应用前景。 但由于目前对该坝型筑坝材料特性的研究不足,使得对其工作性态认识不清,常把它看作普通堆石坝或者若干不同坝坡组合的体型优选[1鄄2]进行设计,其经济性、安全性等方面的优点不能被客观地体现,阻碍了该坝型的推广应用。 笔者依据文献[3]提出的新型本构模型,在研究胶凝堆石坝工作性态的基础上,综合考虑安全性和经济性要求,对其进行优化设计研究,为该坝型的设计提供科学依据,从而推动该坝型的发展和广泛应用。1摇 胶凝堆石料本构模型胶凝堆石料是采用少量水泥、粉煤灰、砂砾石等拌和而形成的固结体,是一种“超贫混凝土冶,其材料特