左中杰, 干 泉, 王运兴, 翟传明, 张华栋

( 1.中电投工程研究检测评定中心， 北京 100840； 2.中机三勘岩土工程有限公司， 湖北 武汉 430030；3.中建(北京)国际设计顾问有限公司， 北京 100013)

人类修建拱坝有着悠久的历史。近年来世界各国着重建设各种体形的拱坝，然而拱坝建设是一项大型的水利工程项目，投资巨大，耗时较长，为了减少拱坝建设费用，缩短建设周期，开展拱坝的优化研究就变得具有现实意义。

尽管拱坝有着安全度高、承载能力强等诸多优点，但拱坝的开裂现象几乎和拱坝自身历史一样久远。国内外由于拱坝开裂而失事或影响运行的事例不胜枚举。表面性的裂缝不会对大坝的安全性能造成影响，但结构性裂缝，对坝的使用和工程整体性能造成不可估量的破坏。于是对坝体的结构优化应最大程度地降低裂缝发生的可能性。

拱坝优化设计的主要方法是调整初始模型中的各个参数，使拱坝各个截面的受力趋于合理。当前，对拱坝的优化设计多变量、非线性等问题。以往的设计方法多采用准则法和数学规划法，目前多采用有限单元法，以及由此发展的拓扑优化分析方法。

准则法主要有强度准则、刚度准则、以及能量准则等。具体还可以分为满应力准则和满应能准则。

数学规划法分为线性规划和非线性规化法两种。拱坝优化属于非线性规划，详细可分为：列线性规划法(SLP)；罚函数法；序列二次规划法(SQP)三种类型。

有限单元法目前已发展成为拱坝体型优化的常用方法。……