摘要：重力壩憑借著諸多優勢而被廣泛應用，特別是在我國水利建設中具有重要地位。但重力壩壩體體積大，耗用水泥多，為了獲得最優的投資效果，就必須進行重力壩結構的優化設計。本文主要介紹了某水電站重力壩優化設計過程。關鍵詞：重力壩；造價；剖面；優化設計；目標函數　　1 前言　　重力壩是一種大體積擋水建筑物，其基本剖面是直角三角形，整體是由若干壩段組成。主要依靠壩體自重來維持穩定的壩。重力壩按筑壩材料的不同分為：混凝土重力壩和漿砌石重力壩。重力壩具有耐久性好、抵抗滲漏強、設計及施工技術簡單、對地基條件要求相對來說不太高等優勢，但重力壩壩體體積大，耗用水泥多，為了獲得最優的投資效果，在工程實際應用中，往往要對重力壩結構進行優化設計。　　2 重力壩優化設計模型　　優化結構設計有三大要素，即設計變量、目標函數和約束條件。　　2.1 設計變量　　設計變量是設計方案的數量描述。重力壩斷面形狀由壩高、壩頂寬度、上下游折坡點位置、上下游壩坡決定。對于一個給定的工程，一般來說壩高是已知的，壩頂寬度由交通或構造要求確定，下游折坡點位置由施工及構造要求確定。設上游壩坡由x1控制，下游壩坡由x2控制，上游折坡點由x3控制，故本文取重力壩斷面形狀x1、x2、x3為設計變量　　本優化設計取重力壩單寬壩段，考慮的主要荷載為：自重、揚壓力、水壓力、泥沙壓力。　　2.2 目標函數　　重力壩的造價主要取決于壩體混凝上的工程量，取單位壩段（以下計算同）研究，目標函數為斷面面積，即　　（2）　　式中：A（x）為非溢流重力壩斷面面積；H為重力壩壩高；B0為壩頂寬度；x1、x2、x3分別為上游壩坡、下游壩坡、上游折坡點控制參數。　　2.3 約束條件　　2.3.1 幾何約束　　（1）上游壩坡。按重力壩設計規范，本優化取上游壩坡范圍0～0.5，即0≤x1≤0.5（H-x3）　　（2）下游壩坡。按重力壩設計規范，本優化取下游壩坡范圍為0.5～0.9，即0.5H≤x2≤0.9H　　（3）上游折坡點位置。按重力壩設計規范，上游可以是直立面，也可以是傾斜面，故0≤x3≤H　　2.3.2 性態約束　　（1）應力約束條件。在重力壩設計中，一般來說，壩趾壓應力小于允許值是很容易滿足的，即使高壩也可通過加大混凝上標號來解決，而壩踵的應力要滿足規范，按重力

土工膜是一種以高分子聚合物為基本原料的防水阻隔型材料。主要分為： 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.幅寬、厚度規格齊全。2.具有優良的耐環境應力開裂性能及優良的耐化學腐蝕性能。3.優良的耐化學腐蝕性能。4.具有較大的使用溫度范圍和較長的使用壽命。5.使用于垃圾填埋場、尾礦儲存場、渠道防滲、堤壩防滲及地鐵工程等。

壩設計規范，考慮揚壓力后的壩踵正應力σ壩踵（以產生壓應力為正），折點C處正應力σC應滿足：　　（2）抗滑穩定約束條件。按重力壩設計規范，取抗剪斷強度公式計算：　　2.4 重力壩斷面優化設計的數學模型　　綜上所述，重力壩斷面優化設計的數學模型為：　　2.5 求解方法　　3 本優化設計與其他優化設計的對比　　為了驗證優化設計，現將其進行對比，其設計資料為：某重力壩非溢流斷面，己知壩高110m，計算水位95m（設壩基面標高0m），下游水位5.0m，壩頂寬度7m，下游起坡點高程為100m；混凝上容重為24kN/m3；水容重為10kN/m3；泥沙高程30m，其浮容重為8kN/m3，淤沙的內摩擦角為20°；排水管幕處揚壓力折減系數α取0.3，至壩踵距離為8m；壩基接觸面抗剪摩擦系數為0.7，允許抗滑穩定安全系數。　　從中可以得出，本文優化的結果更好，壩踵應力和壩址應力均比其他的小，同時斷面面積也比2其他的小，可節約12.1%的工程量。通過對比，說明本文的優化設計更具有通用性。　　4 結語　　總之，優化設計結果表明所得到的斷面面積的優化設計方案節約工程量12.1%，因此，本文所述的優化設計方法及軟件具有較好的工程實用性，對今后類似工程的優化設計具有重要的參考價值。　　參考文獻：　　[1]馬紅麗.重力壩剖面優化設計軟件開發[D].西北農林科技大學，2008年　　[2]王凱.Excel在重力壩基本斷面優化設計中的應用[J].災害與防治工程，2006年01期.