改进的遗传算法在渡槽结构优化设计中的应用

郑重阳，彭 辉，闫秦龙，刘 帅

(三峡大学水利与环境学院，湖北宜昌 443002)

1 工程背景

新疆尼勒克一级水电站位于新疆伊犁喀什河尼勒克盆地河段，在新疆尼勒克县境内，尼勒克沟渡槽为三级建筑物。根据原设计方案，渡槽总长度440m，单跨40.0m，共计11跨。槽身为单槽矩形，矩形断面底宽8.4m，设计水深4.61m，过槽流速3.56m/s。槽身结构为三向预应力混凝土简支结构，渡槽槽身由侧墙、底板、槽顶横梁及交通桥组成。渡槽槽身侧墙及槽身底板采用C50预应力混凝土材料，渡槽拉杆采用C30混凝土材料。渡槽设计流量为138.8 m3/s，渡槽洪水标准30年一遇设计时，最大流量为350.38 m3/s，100年一遇校核时，最大流量为415.15m3/s。预应力钢绞线均为直线型布置。纵向:侧墙布设14束预应力钢绞线，其中有8束从跨中到端部逐渐向上弯起，其余6束布置在下部马蹄部位，底板布设6束 钢绞线。横向:底板受拉、受压区每米配置3束预应力钢绞线(即间距为33cm)，侧墙在受拉区(临水侧)每米配置3束钢绞线。

结构优化设计是20世纪60年代初发展起来的一门新学科［1］，通过结构优化设计能够使结构达到既经济又安全的要求，具有重要的工程意义和广阔的发展前景。近年来，遗传算法在优化设计方面已得到了成功的应用。本文将采用改进的遗传算法，利用Fortran语言编制计算程序，在保障渡槽安全运行的前提下以工程造价最低为优化目标对渡槽槽身进行结构优化设计。

2 改进的遗传算法

2.1 遗传算法的基本原理

遗传算法是一种基于生物界自然选择和遗传机制的随机化搜索最优解的方法。……