基于改进IDA的混凝土坝地震易损性研究

针对目前混凝土坝易损性分析研究中震害等级划分多采用单一指标以及增量动力分析法(IDA)中选取步长增量时未考虑结构响应等问题,本文提出基于改进IDA的混凝土坝易损性分析方法:首先采用功效系数法以位移、应力、损伤区域为指标对坝体结构破坏进行综合评价,并应用变权模型考虑指标数值对指标权重的影响;然后通过计算得到的坝体综合破坏指数,根据坝体震害等级划分采用变增量步长法改进IDA法,从而可以更加全面地计算分析坝体在不同强度地震作用下从弹性状态到完全破坏的结构响应过程;最后,以某混凝土坝挡水坝段为例,建立有限元模型计算结构地震响应,应用改进IDA法绘制其地震易损性曲线.结果表明,该方法可以分析坝体结构在不同地震强度作用下产生各个等级破坏的概率,进而为混凝土坝结构抗震安全设计等提供理论依据.     

基于POF-OTDR的混凝土坝裂缝定量监测及POF布设研究

塑料光纤由于弥补了石英光纤易发生断裂的不足,且具有大纤径、良好韧性、高可塑性、低成本等优良特性,在结构健康监测领域具有广阔的应用前景.为了利用塑料光纤实现对混凝土坝裂缝的定位、定宽和定向监测,本文结合理论分析和模型试验研究了基于塑料光纤-光时域反射技术(POF-OTDR)的裂缝定量监测方法.首先通过大量试验建立了裂缝的定量监测模型,在分析裂缝监测的可能构型的基础上提出了双支塑料光纤的裂缝定量监测方法,并通过试验加以验证,然后以此为基础提出了塑料光纤混凝土坝裂缝监测基本网络构型.最后,以某混凝土拱坝为例结合数值计算研究了塑料光纤裂缝监测网络布设.     

混凝土坝小样本安全监控模型研究

混凝土坝安全监控模型研究一直是大坝安全监控领域中的热点和难点,本文将混凝土坝结构性态的演变作为一个动态过程,针对混凝土坝安全监控模型中监测数据较少、自变量因子间相关性较强的问题,结合混凝土坝结构性态转异诊断的Bootstrap法和偏最小二乘回归分析方法,建立了混凝土坝小样本安全监控模型.将其应用到某混凝土重力坝水平位移的分析当中,结果表明,混凝土坝小样本安全监控模型的拟合精度更高、预测效果更好、解释更加合理,研究成果为混凝土坝安全监控分析提供了科学依据.     

基于动力学结构突变的混凝土坝裂缝转异诊断方法研究

提出了混凝土坝裂缝转异诊断的动力学模糊互相关因子指数法,并利用该方法检验了Logistic时间序列由倍周期分枝走向混沌的结构突变过程,表明该方法具有鉴别时间序列内在动力学层次和检测其突变特性的功能.考虑到混凝土坝裂缝系统是一个开放的、耗散的以及复杂的非线性动力系统的特点,引用上述提出的分析方法对某混凝土重力拱坝下游面裂缝进行动力结构突变分析,发现了该坝裂缝存在两个明显的动力结构突变点,由此实现了混凝土坝裂缝的动态转异诊断;由于动力学模糊互相关因子指数法可以直接依据实测的裂缝开合度序列对大坝裂缝进行转异诊断,因此该方法具有较好的实际应用前景.     

高混凝土坝空间变形预警指标研究

针对高混凝土坝空间变形预警能力的不足,提出了能度量高混凝土坝整体变形性态的合理表达式,在此基础上,拟定了空间场整体变形熵预警指标.首先,用概率法定义了各变形监测点的有序度和无序度.然后,用投影追踪法研究了各空间测点的权重分布.之后,根据空间场协同有序演变的特点,应用各测点的有序度序列值和权重分布值,构建了能描述混凝土坝整体有序性的空间场整体变形熵表达式.最后,根据计算得到的变形熵序列值,应用小概率法计算了变形熵预警指标.实例分析表明,大坝整体变形熵的变化规律与环境量及挠曲线变化规律相吻合,说明变形熵的表达式是合理的,同时,变形熵预警指标的拟定将有助于提高高混凝土坝的预警能力和安全管理水平.     

混凝土坝裂缝转异监控模型研究

融汇裂缝安全监控理论及其转异诊断方法建立了混凝土坝裂缝转异监控模型,重点研究了裂缝长度对裂缝口张开位移的影响。基于虚拟裂缝模型的基本假定,对混凝土坝裂缝的扩展过程进行了线性假设;通过动力学结构突变和统计学模型突变的检验方法获取混凝土坝裂缝的转异点;把对转异监控模型的求解转化为极值优化问题,并利用粒子群优化算法进行解答,据此完成了对混凝土坝裂缝转异监控模型的建立及求解.文末以某混凝土重力坝105m高程的典型裂缝为例对所提出的转异监控模型进行了验证。     

基于证据理论的结构非概率可靠性拓扑优化设计

考虑数据信息较少以及认知水平有限情况下的不确定性对于结构拓扑优化具有重要意义.本文引入证据理论处理不精确的数据信息,采用证据理论的不确定测度克服精确概率约束模型建立的困难,并结合拓扑优化策略,形成了基于证据理论的可靠性拓扑优化设计模型.为了提高不确定测度的计算效率,提出了仿生智能优化算法和不精确极值思想相结合的改进优化算法来降低焦元数目和极限状态函数极值求解所导致的计算量.通过两个桁架算例对所提方法进行验证,结果表明,确定性优化结果可能是不确定情况下的失效解,虽然基于证据理论的最优设计在重量和拓扑形式上相对于确定性优化结果偏保守,但具备抵抗不确定波动的能力.     

高混凝土坝气幕隔震控制的模拟分析理论与试验验证

针对高坝动力灾变过程控制这一核心科学问题,首次提出高坝气幕隔震控制的液-气-固三相耦合建模理论和数值实现方法,给出三相强耦合-热力学状态-材料-接触/非接触双重非线性的复杂动力学问题的理论描述和气幕隔震高坝工程的动力灾变关键效应的全过程数值模拟;给出刚性坝-平面波简化情况的解析解.完成了高305m锦屏拱坝的地震灾变过程控制与非控制的对比模拟,结果与振动台实验相互印证,基本相符.提出整体式气室和变厚度优化气幕,发展了高坝控制优化方法.首次完成大型振动台拱坝隔震的模型实验并满足基本动力相似准则,实验数据合理可信,并与模型坝的动力模拟结果基本符合,为模拟理论方法提供了实验验证.数值模型与物理模型相结合的试验表明,动水压力削减可达70%以上,坝体第一/第三主应力峰值降低20%～30%以上,有效地提高了高坝工程的整体抗震能力,表明气幕减震是高混凝土坝防震控制的优先发展方向.     

碾压混凝土坝力学参数的反分析

针对碾压混凝土坝力学参数的多样性和复杂性,利用碾压混凝土坝力学参数和坝体位移间复杂的非线性关系,将均匀设计法、偏最小二乘回归（PLS）和最小二乘支持向量机（LSSVM）灵活地应用于碾压混凝土坝力学参数的反分析中．首先利用均匀设计法设计出碾压混凝土坝力学参数的样本,再利用MSC．Marc软件,建立碾压混凝土坝横观各向同性模型,然后,通过建立的碾压混凝土坝横观各向同性模型得到LSSVM模型的训练样本,进一步建立坝体位移水压分量相对值和力学参数间复杂的非线性关系,最后利用PLS法分离出实测坝体位移的水压分量相对值,并将其输入到训练好的LSSVM模型中,即可得到碾压混凝土坝力学参数的反分析值．实例分析表明,通过上述反分析方法得到的力学参数是合理的,该反分析方法是可行的     

基于MSC.Marc的高混凝土坝非线性时效变形量化的程序实现

变形是混凝土坝结构性态的综合反映,尤其是时效变形,是评价大坝结构性态转异和长效服役健康状况的重要指标.针对坝体混凝土徐变和坝基岩体蠕变等材料固有时效变形特征所引起的混凝土坝时效变形,组建了适合高混凝土坝变形的坝体、坝基非线性时变本构模型,并研究了三维应力状态下的时效变形方程,提出了基于Drucker-Prager屈服函数的坝基岩体蠕变分段准则;在此基础上,基于通用商业有限元软件MSC.Marc,研究了本文所建非线性时变本构模型的二次开发程序实现方法,进而实现对高混凝土坝固有时效变形的量化分析.通过算例验证了基于MSC.Marc进行二次开发的可行性和正确性,某高混凝土重力坝固有时效变形的正反分析结果表明了所建模型的工程实用性.     

基于气动弹性的风机叶轮结构时变可靠性分析研究

由于轨道列车风机是在恶劣的环境中工作的,产品结构受环境的影响较大,特别是随着年份的增长,影响越大,风机叶轮结构常常在设计寿命周期内发生时变失效.考虑结构尺寸、材料参数和载荷等不确定性和自相关性,对叶轮结构进行时变可靠性分析.在目前时变可靠性分析技术的基础上,将时变可靠性问题转化成传统的静态可靠性问题,并将随机过程进行时间离散,研究了一种高效的风机叶轮结构时变可靠性分析方法.在气动弹性分析的基础上,得出了叶轮结构在不同衰减系数下的可靠性指标和失效概率,为实际工程应用提供参考.并与不考虑气动弹性的分析结果进行对比,发现考虑气动弹性的可靠性指标远小于不考虑气动弹性可靠性指标的结论.不考虑气动弹性的分析易高估叶轮结构的可靠性和安全性.通过分析考虑气动弹性对叶轮结构可靠性的影响,说明叶轮气动弹性的分析是非常重要和必要的.     

基于D-S理论的分布交互式多传感器联合概率数据互联算法

为了解决杂波环境下利用分布式多传感器系统跟踪多机动目标的问题，提出了一种分布交互式多传感器联合概率数据互联算法,该算法对每个传感器应用交互式联合概率数据互联法滤波，并将模型概率、状态估计等滤波结果送至融合中心．融合中心首先对各目标进行航迹相关判别并应用D-S证据理论对不同传感器关于同一目标的各模型概率进行融合，然后依此模型概率计算各目标状态估计并反馈至各传感器．最后给出了该算法的分析，仿真结果表明本算法能够很好地解决杂波环境下多传感器多机动目标的跟踪问题．     

混凝土坝裂缝转异诊断的云模型法

针对现有混凝土坝裂缝转异诊断方法多是基于裂缝开度单个测点进行分析这一不足,提出利用多个测点综合信息量诊断裂缝性态的思路.根据这一思路,首先研究了将裂缝开度变化转化为裂缝信息量的方法,其次利用投影寻踪法研究了裂缝开度各测点权重的确定方式,然后将裂缝开度多个单测点的信息量归纳为综合信息量,最后根据云模型理论,建立了裂缝转异诊断的两种判据:基于裂缝信息量总体数据序列的判据,以及考虑裂缝信息量历史数据和当前数据差异性的判据,建立了裂缝转异诊断的云模型法.实例分析表明,裂缝转异诊断的云模型法能够较客观地分析历史数据和当前数据贡献以及对结果的影响,该方法具有可行性.     

混凝土坝裂缝转异诊断的顺序典型小概率法

裂缝是混凝土坝不可避免的病害,其稳定与否是关系到混凝土坝结构安全的关键因素.基于裂缝开度与裂缝尖端张开位移之间的函数关系,提出了混凝土坝裂缝转异诊断的临界裂缝开度准则,并探讨了该准则所需的裂缝尖端张开位移和裂缝亚临界扩展量的确定方法.借助裂缝开度监控模型将临界裂缝开度准则进行转化,并与大坝安全监控中裂缝的原位监测资料-裂缝开度联系起来,建立了混凝土坝裂缝转异诊断的顺序典型小概率法.实例分析表明,顺序典型小概率法实现了临界裂缝开度准则在大坝安全监控中的具体应用,是合理可行的.     

基于GIS的泥石流拦砂坝优化设计模型

利用地理信息系统(GIS)手段, 通过对拦砂坝坝高和库容确定、断面设计、荷载分析、结构计算、稳定性分析和计算, 建立了基于GIS的拦砂坝优化设计模型. 该模型以坝体的结构稳定性为约束条件, 把拦砂坝的优化设计视为一个非线性规划问题, 能较准确地计算拦砂坝的体积和库容, 以达到投资库容比最小为目标, 初步实现了拦砂坝重要参数, 如拦砂坝体积(工程投资)、坝体稳定性、库容(拦砂量)的优化设计, 为泥石流防治工程的优化设计提供了新的解决途径.     

基于时变AR模型的重叠信号分量盲分离方法

提出一种利用时变AR模型对单信道时频重叠的多个信号分量的瞬时频率和瞬时幅度进行估计，从而进行信号分量分离的方法．通过利用长椭球序列作为基函数对时变AR模型系数进行展开，将时变模型转化为时不变模型后利用一种递推方法进行模型系数估计．该方法计算简单，不需要知道信号的先验信息．仿真结果证明了方法的有效性和优异性能。     

基于云理论的径流不确定性推理模型研究

针对中长期径流预报中存在许多不确定性因素,本文引入云理论构建径流预报的不确定性推理模型（UR）.首先,该模型应用最大方差方法（MaxVar）对径流序列进行硬性分级,用级别概念表示径流分级区间,以期望（Ex）、熵（En）以及超熵（He）构成的云隶属函数描述径流级别概念的模糊性和随机性,实现分级区间软化,然后将径流量值进行属性转化,以此建立定性推理规则集,运用云算法进行径流不确定推理预报,成功实现径流序列不确定性传递;其次,对径流分级过程中超熵（He）参数确定进行了初探,对推理随机性输出结果进行统计分析,给出相应显著水平下的预报区间;最后,将该模型应用于南方某水库入库月径流预报中,并与广泛应用的最小二乘支持向量机（LSSVM）和ARMA模型进行比较分析,本文模型不仅具有较高的预报精度,而且能够进行区间预报,实例验证说明了模型的有效性和实用性.