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摘要
体型优化设计一直以来都是混凝土重力坝设计工作的一项重要内容。以往研究基于静力安全标准获取经济性最优断面，但由于地震作用对结构存在巨大破坏力，有必要考虑地震工况对于优化设计的影响以及结构安全可靠度，因此本文综合经济、抗震安全进行了重力坝多目标优化设计方法研究。针对以往研究以截面尺寸作为单一设计变量，缺乏考虑材料属性对于优化设计影响的不足，构建了包含断面尺寸、材料属性的多变量体系；基于重力坝优化问题复杂程度高、非线性多峰值的特点，提出XGBoost-PSO算法对试验方案进行寻优分析，使优化具备良好的准确度。以某重力坝为例，首先，构建综合经济、抗震安全指标的多因素评价体系；其次，采用ABAQUS软件对重力坝进行有限元静动力分析，基于计算结果采用变权功效系数法进行量化评价；最后，采用XGBoost-PSO算法进行寻优得到最终优化方案。结果表明，优化方案与初始方案相比，在经济、抗震安全指标上都得到了明显改善。
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单位水利工程仿真与安全国家重点实验室; 天津大学
