拱坝应力分析与优化软件Adao2008

拱坝分析与优化软件系统ADAO（ADCAS ＆ADOPT）使用说明书浙江大学水工结构研究所刘国华主编2008年1月1目录§1 ADAO拱坝分析与优化软件系统概要 (4)§2 ADAO 输入数据与软件使用的总体说明 (7)§3应力分析输入数据文件.CAS填写说明 (15)§3.1标题行 (15)§3.2主控行 (15)§3.3 分析计算中所用拱梁网格的拱圈高程行。

(20)§3.4 虚结点位置描述行 (20)§3.5 基岩材料性质描述主参数行 (20)§3.6 基岩材料性质描述附加参数行 (21)§3.7 坝体材料性质描述主参数行 (22)§3.8 坝体材料性质描述附加参数行 (24)§3.9 响应谱法地震应力分析所需的场地特性与地震强度参数 (26)§3.10 用于描述体形的拱圈层数行 (26)§3.11 拱圈参数描述行 (27)§3.11.1 用上下游面圆弧描述的单心等厚圆拱圈参数行(IAD=-1) (27)§3.11.2 用上下游面圆弧描述的五心变厚圆拱圈参数行(IAD=-2) (28)§3.11.3 用中心线圆弧描述的单心等厚圆拱圈参数行(IAD=1) (28)§3.11.4 用中心线圆弧描述的五心变厚拱圈参数行(IAD=2) (29)§3.11.5 用中心线描述的抛物线型拱圈参数行(IAD=3) (30)§3.11.6 用中心线描述的对数螺旋线拱圈参数行(IAD=4) (31)§3.11.7 用中心线描述的悬链线型拱圈参数行(IAD=5) (32)§3.11.8 用中心线描述的椭圆线型拱圈参数行(IAD=6) (33)§3.11.9 用中心线描述的混合线型拱圈参数行(IAD=7) (34)§3.11.10 非直立拱冠梁剖面的拱冠位置与方向角的描述数据 (36)§3.12 坝体扬压力径向分布折点位置描述行 (37)§3.13 气温、水温资料描述行 (37)§3.14 封拱次数与封拱温度控制行 (40)§3.15封拱温度数据行 (40)§3.16 封拱条件行 (41)§3.17 总工况数及地震烈度 (42)§3.18 各工况荷载数据行 (42)§3.19 裂缝分布描述控制行（针对有已知裂缝的已建拱坝） (43)§3.19.1 坝体裂缝总体情况描述行 (43)§3.19.2 上游坝面的特殊裂缝描述 (44)§3.19.3 下游坝面的特殊裂缝描述 (46)§3.19.4 特殊类型裂缝的拱区间的描述 (47)§3.19.5 特殊类型裂缝的梁区间的描述 (48)§3.20 超载计算条件描述行 (48)§4 拱坝优化输入数据文件.OPT填写说明 (50)§4.1 主控行 (50)§4.2 约束指标行之一（应力指标） (52)2§4.3 约束指标行之二（倒悬度、拱厚比、曲率半径变化率指标） (53)§4.4 约束指标行之三（拱冠梁厚度下限） (54)§4.5 约束指标行之四（拱冠梁厚度上限） (54)§4.6 约束指标行之五（拱端厚度下限） (54)§4.7 约束指标行之六（拱端厚度上限） (55)§4.8 约束指标行之七（左半中心角上限） (55)§4.9 约束指标行之八（右半中心角上限） (55)§4.10 约束指标行之九（与左岸基岩等高线夹角之下限） (56)§4.11 约束指标行之十（与右岸基岩等高线夹角之下限） (56)§4.12 约束指标行之十一（坝厚指数限值，坝体方量期望值） (57)§4.13 约束指标行之十二（左岸拱端顺河向期望位置） (57)§4.14 约束指标行之十三（右岸拱端顺河向期望位置） (58)§4.15 约束指标行之十四（左岸拱端顺河向位置允许偏移量） (58)§4.16 约束指标行之十五（右岸拱端顺河向位置允许偏移量） (58)§4.17 左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.17.1 棱形河谷左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.17.2 非棱形河谷左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.18 右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (60)§4.18.1 棱形河谷右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (60)§4.18.2 非棱形河谷右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (61)§4.19 约束指标行之十六（封拱温度下限） (62)§4.20 约束指标行之十七（封拱温度上限） (62)§4.21 约束指标行之十八（拱冠处拱圈曲率半径之下限） (63)§5 坝肩稳定分析输入数据文件.STB填写说明 (64)§5.1 左坝肩稳定分析主控行 (64)§5.2 左岸坝肩各层拱圈的拱端下游侧端点有效嵌深 (65)§5.3 左岸坝肩有效岩体等高线高程描述行 (66)§5.4 用于表示左岸坝肩有效岩体等高线的折线的折点数 (66)§5.5 用于表示左岸坝肩有效岩体等高线的折线的折点数 (67)§5.6 右坝肩稳定分析输入数据 (67)3§1 ADAO拱坝分析与优化软件系统概要ADAO软件系统是拱坝应力分析ADCAS和拱坝优化ADOPT的集成系统，既可用于拱坝应力分析，也可用于拱坝优化设计，以及计算机辅助下的手工体形调整，已应用于许多拱坝工程的设计中，有助于提高设计进度和设计质量，具有显著的社会、经济效益。

拱坝分析与优化软件系统ADAO （ADCAS ＆ADOPT）使用说明书浙江大学水工结构研究所刘国华主编2008年1月目录§1 ADAO拱坝分析与优化软件系统概要 (4)§2 ADAO 输入数据与软件使用的总体说明 (6)§3应力分析输入数据文件.CAS填写说明 (14)§3.1标题行 (14)§3.2主控行 (14)§3.3 分析计算中所用拱梁网格的拱圈高程行。

(18)§3.4 虚结点位置描述行 (19)§3.5 基岩材料性质描述主参数行 (19)§3.6 基岩材料性质描述附加参数行 (20)§3.7 坝体材料性质描述主参数行 (21)§3.8 坝体材料性质描述附加参数行 (22)§3.9 响应谱法地震应力分析所需的场地特性与地震强度参数 (25)§3.10 用于描述体形的拱圈层数行 (25)§3.11 拱圈参数描述行 (26)§3.11.1 用上下游面圆弧描述的单心等厚圆拱圈参数行(IAD=-1) (26)§3.11.2 用上下游面圆弧描述的五心变厚圆拱圈参数行(IAD=-2) (26)§3.11.3 用中心线圆弧描述的单心等厚圆拱圈参数行(IAD=1) (27)§3.11.4 用中心线圆弧描述的五心变厚拱圈参数行(IAD=2) (28)§3.11.5 用中心线描述的抛物线型拱圈参数行(IAD=3) (29)§3.11.6 用中心线描述的对数螺旋线拱圈参数行(IAD=4) (30)§3.11.7 用中心线描述的悬链线型拱圈参数行(IAD=5) (31)§3.11.8 用中心线描述的椭圆线型拱圈参数行(IAD=6) (32)§3.11.9 用中心线描述的混合线型拱圈参数行(IAD=7) (33)§3.11.10 非直立拱冠梁剖面的拱冠位置与方向角的描述数据 (35)§3.12 坝体扬压力径向分布折点位置描述行 (36)§3.13 气温、水温资料描述行 (36)§3.14 封拱次数与封拱温度控制行 (38)§3.15封拱温度数据行 (39)§3.16 封拱条件行 (40)§3.17 总工况数及地震烈度 (41)§3.18 各工况荷载数据行 (41)§3.19 裂缝分布描述控制行（针对有已知裂缝的已建拱坝） (42)§3.19.1 坝体裂缝总体情况描述行 (42)§3.19.2 上游坝面的特殊裂缝描述 (43)§3.19.3 下游坝面的特殊裂缝描述 (44)§3.19.4 特殊类型裂缝的拱区间的描述 (46)§3.19.5 特殊类型裂缝的梁区间的描述 (47)§3.20 超载计算条件描述行 (47)§4 拱坝优化输入数据文件.OPT填写说明 (49)§4.1 主控行 (49)§4.2 约束指标行之一（应力指标） (51)§4.3 约束指标行之二（倒悬度、拱厚比、曲率半径变化率指标） (51)§4.4 约束指标行之三（拱冠梁厚度下限） (52)§4.5 约束指标行之四（拱冠梁厚度上限） (52)§4.6 约束指标行之五（拱端厚度下限） (53)§4.7 约束指标行之六（拱端厚度上限） (53)§4.8 约束指标行之七（左半中心角上限） (54)§4.9 约束指标行之八（右半中心角上限） (54)§4.10 约束指标行之九（与左岸基岩等高线夹角之下限） (54)§4.11 约束指标行之十（与右岸基岩等高线夹角之下限） (55)§4.12 约束指标行之十一（坝厚指数限值，坝体方量期望值） (55)§4.13 约束指标行之十二（左岸拱端顺河向期望位置） (56)§4.14 约束指标行之十三（右岸拱端顺河向期望位置） (56)§4.15 约束指标行之十四（左岸拱端顺河向位置允许偏移量） (56)§4.16 约束指标行之十五（右岸拱端顺河向位置允许偏移量） (57)§4.17 左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (57)§4.17.1 棱形河谷左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (57)§4.17.2 非棱形河谷左岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (58)§4.18 右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.18.1 棱形河谷右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.18.2 非棱形河谷右岸坝肩可利用基岩等高线描述行 (59)§4.19 约束指标行之十六（封拱温度下限） (60)§4.20 约束指标行之十七（封拱温度上限） (61)§4.21 约束指标行之十八（拱冠处拱圈曲率半径之下限） (61)§5 坝肩稳定分析输入数据文件.STB填写说明 (62)§5.1 左坝肩稳定分析主控行 (62)§5.2 左岸坝肩各层拱圈的拱端下游侧端点有效嵌深 (63)§5.3 左岸坝肩有效岩体等高线高程描述行 (64)§5.4 用于表示左岸坝肩有效岩体等高线的折线的折点数 (64)§5.5 用于表示左岸坝肩有效岩体等高线的折线的折点数 (65)§5.6 右坝肩稳定分析输入数据 (65)§1 ADAO拱坝分析与优化软件系统概要ADAO软件系统是拱坝应力分析ADCAS和拱坝优化ADOPT的集成系统，既可用于拱坝应力分析，也可用于拱坝优化设计，以及计算机辅助下的手工体形调整，已应用于许多拱坝工程的设计中，有助于提高设计进度和设计质量，具有显著的社会、经济效益。

水利水电工程设计DWRHE ·2013年第32卷第3期在拱坝的设计过程中，温度荷载是主要荷载，而坝址所在地的平均年气温和平均月气温是一定的，温度荷载是用当地气温最高月份和最低月份的封拱温度差进行计算，用于坝体形状、尺寸一定的条件下，对拱坝坝体进行封拱温度场优化。

通过优化，不仅可以使温度荷载对坝体的应力、稳定的不利影响减小，甚至有时候可以使坝体的应力、稳定朝向有利方向发展，达到预应力的功效，是一种行之有效的改善拱坝应力、稳定的方法。

通过本系统ANSYS-APDL 语言实现拱坝封拱温度场的多目标优化，用三维有限元计算的方法能很快实现，为拱坝设计提供了优化的方法和手段。

1拱坝封拱温度场多目标优化方法拱坝封拱温度场多目标非线性规划的数学模型包括：设计变量、目标函数、约束条件及数学模型的求解。

1.1设计变量在坝体尺寸等因素已定的情况下，为寻求对拱坝应力、稳定及冷却费用综合最优的封拱温度场，可以取封拱温度场作为设计变量，而封拱温度场可以由T m0、T d0来表示。

只考虑封拱温度沿高程变化时，T m0i 、T d0i 则为高程坐标的函数。

设拱坝沿高程方向分n -1段，则拱坝封拱温度场优化的设计变量有2n 个。

1.2目标函数及约束条件封拱温度场优化的目标是使温度荷载对拱坝应力、稳定状态不利影响下尽可能减小的同时，冷却费用也尽可能的低，因此优化的目标为多个。

就应力而言，各点的应力是不同的，在不同的荷载组合下应力也是变化的。

不同荷载组合下的最大拉应力σlmax 和最大压应力r max 作为坝体应力的特征值。

坝肩稳定安全系数的最小值K min 作为拱坝稳定的特征值。

冷却费用可以采用1m 3混凝土平均温度降低1℃所需的费用C 0来估算，坝体封拱温度场优化的最终目的是寻求l max 、r max 及冷却费用最小，使K min 最大。

1.3约束条件为了使优化的封拱温度场在实践中能得以实现，必须对T m0、T d0（i =1,2,…n ）的最大、最小值加以限制。

模拟施工过程的拱坝结构应力分析蒋婉莹【摘要】针对某高拱坝利用有限单元法计算了自重整体施加、按梁施加、逐层施加三种情况,以及水压力和温度荷载作用下坝体的线弹性和非线性应力和变形,以等效应力及塑性应变来分析自重施加方式对坝体应力的影响。

线弹性有限元计算结果表明,对于高拱坝自重不同的施加方式对坝底和坝肩的应力影响很大;非线性有限元分析也表明,自重不同的施加过程对坝体的塑性应变及塑性应变能也有很大的影响。

所以,高拱坝实际的受力必须考虑坝体混凝土的浇筑过程,其计算结果才能客观地评价坝体的安全性,从而提高设计的可靠性。

【期刊名称】《土木工程》【年(卷),期】2018(007)001【总页数】11页(P37-47)【关键词】拱坝;有限元分析;施工加载模拟【作者】蒋婉莹【作者单位】[1]南京水利科学研究院,南京瑞迪建设科技有限公司,江苏南京;【正文语种】中文【中图分类】U441. 引言拱坝是水工建筑物中一种重要的挡水坝，它以结构合理、体型优美、安全性高、经济性优越而被广泛采用。

但随着坝体高度的增加，河谷地形、地质的复杂化及施工难度的提高，坝体的受力和工作状态越来越复杂，拱坝的安全性，尤其是高拱坝的安全性也越来越引起人们的关注。

坝体的应力水平是评价坝体结构安全性的一个重要指标[1]。

拱坝结构的应力分析方法主要有拱梁法和有限单元法[2]。

拱梁法属结构力学的方法，其力学模型有一定的简化，在坝体选型时常使用，但它无法分析坝体局部结构引起的应力变化，更难仿真坝体动态的施工力学过程。

有限单元法属现代计算力学方法[3]。

它适用于任意形状的拱坝，可以考虑复杂的地形、地质条件，可以考虑材料的塑性、开裂、流变等非线性行为，也可以很方便地模拟坝体的局部结构、混凝土浇筑顺序、横缝灌浆、温度控制、坝体蓄水等因素。

所以有限单元法在拱坝的设计中得到了广泛地应用，对应有限元计算应力–等效应力的控制标准也已写入规范[1]。

早期，用有限单元法来计算坝体应力时，自重、水压力、温度等荷载常在坝体上一次施加，并不考虑实际的受载历程。

文章编号：109-7999（2221）02-034-03简论ADAO软件在拱坝除险加固中的应用江映祥（福建江隆水利水电工程有限公司，福建龙岩366420）摘要：以单曲同心圆拱坝为原型，以ADAO软件为平台，采用拱梁分载法进行拱坝应力分析和体形优化设计，提出拱坝体形加固方案，对提高拱坝的安全度和降低造价、提高拱坝设计水平具有重要意义。

关键词:拱坝;体形优化设计;拱梁分载法;应力分析中图分类号:TV222文献标识码:B0引言拱坝体形加固方案设计是拱坝除险加固工程中的关键问题之一。

开展拱坝体形优化设计方法的研究，对提高拱坝的安全度和降低造价、提高拱坝设计水平具有重要意义。

目前，我国绝大部分水库已经运行了几十年，大都面临着除险加固的问题,尤其是一些小型水库，始建于50、66年代或者是70、87年代，由于当时特定的历史环境,工程基本都是边施工边设计,且由于运行年代久远，绝大多数水库的基础资料都不齐全或者是缺失。

这给水库除险加固整治带来了不少的困难。

一些小型拱坝存在没有设计资料，坝体体形根据工程经验现场确定，导致很多拱坝体形不合理或者存在不同危险程度的安全隐患。

目前,用于拱坝应力分析计算的方法主要有:拱梁分载法和有限元法。

有限元法可以更好的在计算中模拟各种复杂的材料结构和荷载条件，但是其复杂的建模和深度的计算分析在一些大型工程应用广泛,对于资料不齐全小型拱坝体形加固方案设计,使用多为不便。

文章简要论述在ADAO软件平台上使拱梁分对拱体形方案进行设计。

ADAO软件系统是拱坝应力分析ADCAS和拱坝优化ADOPT的集成系统，即可用于拱坝应力分析，也可用于拱坝优化设计，以及计算机辅助下的手工体形调整，已用于许多拱坝工程的设计中,有助于提高设计进度和设计质量，具有显著的社会、经济效益、95年被列入国家级科技成果重点推广软件,98年荣获国家科技进步奖。

软件由拱梁分载法的基本原理编制而成，集中三向调整法、四向调整法、五向调整法及全调整法于一体，在拱坝应力分析中能更灵活的使用［「2］。

某拱坝持久工况下坝体应力变形特性计算分析金福强;刘春妍【摘要】In order to study a dam stress deformation law characteristics under persistent condition within the given specification,a three-dimensional finite element model of the interaction between the dam and the foun-dation with ANSYS software was built,the provisions under load conditions lasting arch dam in deformation of the stress were analyzed;The results showed that the deformation of the dam stress distribution in line with the general law,the displacement and stress peak value is less than specification,the arch design is reasonable, safe and reliable.%为研究某拱坝在规范给出的持久工况下坝体应力变形规律特点，利用ANSYS软件建立坝与地基相互作用的三维有限元模型，对拱坝在持久工况规定荷载作用下坝体应力变形规律进行了分析，结果表明坝体的应力变形分布符合一般规律，位移及应力峰值均小于规范规定值，该拱坝设计方案合理，安全可靠。

【期刊名称】《吉林水利》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】4页(P19-21,24)【关键词】拱坝;应力;变形;工况【作者】金福强;刘春妍【作者单位】辽宁省葠窝水库管理局，辽宁辽阳111000;辽宁省葠窝水库管理局，辽宁辽阳 111000【正文语种】中文【中图分类】TV642.4+2某拱坝持久工况下坝体应力变形特性计算分析金福强，刘春妍（辽宁省葠窝水库管理局，辽宁辽阳111000）［摘要］为研究某拱坝在规范给出的持久工况下坝体应力变形规律特点，利用ANSYS软件建立坝与地基相互作用的三维有限元模型，对拱坝在持久工况规定荷载作用下坝体应力变形规律进行了分析，结果表明坝体的应力变形分布符合一般规律，位移及应力峰值均小于规范规定值，该拱坝设计方案合理，安全可靠。