基于结构分析法的重力坝坝顶水平位移预警指标拟定

为满足河南石漫滩水库大坝安全运行与变形监控需要,提出一种基于大坝变形监测数据、统计模型、参数反演和有限元分析的重力坝变形指标拟定方法.首先,建立坝顶顺河向位移测点的统计模型,正分析得到坝顶位移的水压分量、温度分量和时效分量;然后,建立大坝典型坝段有限元模型,选取7号坝段IP2和IP6倒垂测点作为参数反演测点,反演分析坝体弹性模量和坝基变形模量;最后,在高水位、极寒温降的最不利工况下,基于结构分析法拟定大坝坝顶位移预警指标,为大坝运行安全性态评价和位移监控工作提供了分析手段和理论支持.     

反演连拱坝混凝土的物理参数

本文介绍了反演坝体混凝土物理参数的两种方法(常规反演分析法和用确定性模型反演法).在应用常规反演法时,必须重视坝体变形及高水位的影响.在水压和温度分量相互独立的情况下,用水压分量反演的弹模较为准确.而用位移确定性模型反演法可一次推求得坝体混凝土弹模和线膨胀系数,避免了水压分量与温度分量相互替代对反演精度的影响.并用佛子岭连拱坝13号垛的观测资料进行了分析,验证了上述的理论和方法.     

某拱坝结构非线性有限元稳定性分析

为分析拱坝坝体与坝肩稳定性,通过建立三维非线性有限元计算模型,计算了基本荷载组合、特殊荷载组合两种工况下拱坝的位移和应力.依据数值计算结果,绘制了位移等及应力等值线,采用有限元分析法分析了坝体应力结果,并从超载安全系数法和点强度储备安全系数法两个角度探讨了坝肩岩体的稳定性,结果表明：1）拱坝的最大位移发生在顺流方向,最大位移值为8.95 mm;2）正常蓄水水位和校核洪水水位时坝体的最大拉、压应力均满足容许应力要求;3）坝肩岩体的安全系数为3.8,满足安全要求.     

基础变形模量不确定条件下拱坝最大有限元等效应力分析

为研究基础变形模量的不确定性对拱坝应力的影响,建立以基础变形模量为设计变量、以坝体应力为目标函数的计算拱坝最大应力的最优化模型;利用均匀试验设计法构造拱坝最大有限元等效应力与基础变形模量之间的二阶多项式响应面。工程实例分析表明,所建立的响应面模型具有较高的精度,当已知基础变形模量变化范围时可以较好地确定拱坝的最大有限元等效应力。     

某浆砌石重力坝坝顶位移观测资料回归分析

坝顶位移为重力坝重要的变形指标,影响坝顶位移的主要因子包括上游库水位、温度和时效。建立了包含上游水压、温度和时效因子的浆砌石重力坝坝顶位移观测资料分析的统计回归模型,并在某水电工程浆砌石重力坝坝顶位移监测资料的分析中得到应用。工程实例表明,建立的重力坝坝顶位移统计回归模型对观测数据的拟合效果较好,数学模型的分析结果表明,坝顶位移测值的变幅趋于稳定,表明坝体变形已经接近于稳定状态,即坝体变形的不可恢复位移增量已很小,测值主要随温度周期性变化。     

基于多输出支持向量机和遗传算法的岩土参数反演方法

提出了基于多输出支持向量机(M-SVM)和遗传算法(GA)的岩土参数反演方法.在进行参数反演过程中,根据正交试验产生一系列参数的可能组合;采用有限元法(FEM)得到坝体不同测点处的位移计算值.将不同的材料参数组合作为输入,相应的位移计算值作为模型的输出来训练M-SVM模型,以便模拟坝体位移和材料参数之间的复杂关系.采用GA来求解材料参数反演所对应的优化问题.在进行最优材料参数搜索的过程中,采用训练好的M-SVM模型来替代有限元计算,以获得坝体位移的计算值,从而大大减少了计算所需的时间.根据某面板堆石坝沉降的监测数据和有限元仿真模型,实现了以上反演过程.反演分析的结果表明,本文提出的岩土参数反演方法具有计算精度高和计算效率高等优点,可以应用于实际工程中.     

基于遗传算法的带缝重力坝弹性模量反分析

根据混凝土重力坝坝顶水平位移观测资料,采用逐步回归方法分离出了坝顶水平位移的水压分量;以大坝和基岩的弹性模量识别反问题作为优化问题,利用改进的遗传算法,并借助接触单元模拟坝体纵缝进行了有限元反演分析.某带缝重力坝数值计算实例表明,该计算方法能够较好地反映坝体结构的实际状况,参数反演分析计算效率高,计算结果与现场试验值及经验数据吻合较好,具有较高的合理性与可靠性.     

三峡临时船闸3＃坝段位移场确定性模型

通过引入空间三维坐标,阐述了确定性空间位移场的建模机理及方法,即水压分量、温度分量及时效分量均采用有限元计算结果,应用粘弹性有限元模拟大坝的加荷过程,通过计算粘性位移场的建模机理及经拟合得到时效分量、结合三峡工程临时船闸３＃坝段,建立 位移确定性模型。     

特高拱坝变形监测的分区及其模型构建方法

面板数据模型考虑了测点间的联系和异质性,引入面板数据模型构建特高拱坝的分区安全监测模型.通过实测温度的主成分分析,筛选得到典型实测温度变量;融合主成分分析和层次聚类法,提出基于监测时间序列的变形测点分区方法;以此建立各分区面板数据,通过检验确定面板数据模型类型,构建基于实测温度的分区变形测点的回归模型;通过分区及其回归...     

基于改进人工鱼群算法的碾压混凝土坝粘弹性参数反演

为合理模拟碾压混凝土坝自身流变特点,择取适当模型作为坝体和坝基材料持载变形下本构关系,建立有限元方程,使大坝变形与其物理力学参数的隐性对应关系明确化.在实测大坝位移变形资料的基础上,运用统计模型提取各所需位移分量,建立优化反演目标函数,采用相对于基本人工鱼群算法(AFSA)全局优化能力更加高效精准地改进人工鱼群算法(IAFSA)对碾压混凝土坝粘弹性力学参数进行搜索反演,并对二者的寻优结果做出对比分析,IAFSA算法的优越性得到证实.反演求解计算过程通过对改进人工鱼群算法的程序化语言设计结合ANSYS有限元计算命令的调用来实现.文末工程实例计算数据成果证明,本文反演方法可应用于坝工结构反分析领域.     

无坝体温度监测数据老坝的导温系数反演分析

为了解决缺乏坝体温度监测数据的老坝混凝土热学参数反演问题，利用常见的坝体位移监测资料，通过建立监控模型分离出温度分量，运用温度分量相位与气温相位之间的滞后关系，并借助温度场与变形场的有限元计算以及拟合优化，提出一种基于变形监测资料的老坝导温系数反演方法，并以丰满大坝为例进行了计算分析。结果表明，反演得到的导温系数为0.0978m²/d，在合理范围之内。     

孔隙水压力作用的弹塑性CPPM算法及隧道围岩力学参数反演

海底隧道相比陆地隧道更易导致突水等灾害,为了研究隧道围岩在孔隙水压力作用下的受力、变形规律、塑性区的变化以及力学参数不易准确给出的问题.首先在弹塑性本构方程积分算法—最近点投射算法(Closest Point Projection Method)中引入修正有效应力公式,使用C++语言编制了考虑孔隙水压力作用的弹塑性有限元求解程序,应用所编程序对不同孔隙水压力作用下隧道的位移场、应力场及塑性区进行模拟;其次基于智能优化算法—差异进化算法(Differential Evolution)和所编弹塑性有限元求解程序开发了智能反分析程序,对不同差异策略下反演参数的精度进行比较,分析了反演参数的演化趋势随着进化代数的变化规律.研究结果表明,所编制的考虑孔隙水压力作用的弹塑性有限元程序可以较好地进行数值计算,计算结果显示孔隙水压力对隧道的受力、变形及塑性区影响比较显著,随着孔隙水压力的增大,塑性区明显扩大.自主开发的智能反分析程序反演结果具有较高的精度,其中差异策略对反演精度影响较为明显,同时在反演时需综合选择算法的变异因子和交叉因子,以达到反演参数最优化的目的,可以将所开发的程序应用于实际隧道围岩力学参数反演,对设计及动态施工起到辅助作用.     

大坝观测资料的较优影响函数统计模型

本文提出了大坝物理原型观测资料的统计模型──影响函数模型，讨论了较优统计模型的确定方法，并结合陈村重力拱坝的原型位移和扬压力的观测资料，借助回归分析，得到了精度较高的优影响函函数统计模型，为进一步分析气温和水位对大坝的变形和渗流的影响规律提供了重要的依据。     

基于Kohonen聚类的特高拱坝变形分区

目前,特高拱坝监测系统日益完善,变形监测点数量众多,但传统变形分析模型主要研究单测点监测序列,较难体现不同测点间的时空关联性.本文研究了Kohonen聚类算法的基本原理,结合大坝变形实测数据训练自组织神经网络,对上下游方向变形测点进行分类,依据测点实际位置实现特高拱坝变形分区,为整体变形监测提供辅助信息.某特高拱坝研究结果表明:Kohonen聚类方法能够有效探测变形数据空间聚集状态,描述特高拱坝实际变形规律,为特高拱坝变形分析提供新方法.     

混凝土坝空间位移场的确定性模型反演分析法

提出用空间位移场的确定性模型，反演混凝土坝坝体的弹性模量，以及坝基和库区的变形模量，用多测点的原位观测资料，真实地推求影响坝体运行的重要参数，并用于评判大坝的工作性态、反馈设计和施工。该方法用于某重力拱坝，得到的结果令人满意。     

沥青路面结构响应的试验分析

分析落锤式弯沉仪的弯沉数据得到的路面层模量与实测的沥青层芯样劲度模量,然后利用理论的模型计算路面响应,比较测量和理论计算的值。采用多层弹性理论反算模量。正算时采用了三种不同的理论模型,三种模型分别为多层弹性理论;当量厚度的线弹性方法及考虑沥青层粘弹性的有限元方法。结果表明,利用有限元方法计算的结构响应更加接近实际测量结果。     

考虑橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。本文结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用粘弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明：横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

考虑横缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响

强震作用下横缝的开合对拱坝的动力响应有着显著的影响。结合实际工程,依据最新的坝体参数资料,建立了考虑拱坝横缝非线性的有限元模型。用黏弹性人工边界计及地基的辐射阻尼效应,采用有限元混合法模拟横缝的非线性行为。给出了四种工况,从坝体的应力分布、顺河向位移及横缝的张开变化等角度,研究了橫缝非线性对沙牌拱坝动力响应的影响。结果表明:横缝的张开使坝体的拱向应力得到了明显的释放,拱梁之间存在着一定程度的应力重分布;随着库水位的降低,横缝的开度增大的趋势较为明显,但坝体顺河向位移的变化不是很明显。     

基于两点路表弯沉反算土基回弹模量的研究

基于层状弹性理论,利用远离承载板中心的两点路表变形响应反算土基回弹模量。根据半刚性基层沥青路面常用路面结构组合形式,构建土基回弹模量与两点路表弯沉值之间一一对应的数据库,建立回归模型。由理论弯沉盆和实测弯沉盆的预测结果表明,建立的土基回弹模量回归预测模型具有良好的精度和可靠性,为进一步快速、有效地评定土基的承载能力提供了依据。     

钢结构节点计算动态模型检验的新方法

在焊缝连接的钢结构中,由于焊缝材料弹性模量参数的不确定性,建立的有限元计算数学模型与实际结构情况偏离较大,直接影响计算结果．针对此问题提出基于时域下的模型相关性检验方法．在对时域响应序列二值化得到0-1序列的基础上,运用互信息量方法对试验与计算响应序列进行相关性分析,进而检验钢结构节点计算模型的动态特性．分析结果表明,钢结构节点响应互信息量相关性方法能有效地反映计算模型与实际结构的相关程度．运用互信息量分析方法,对实际钢结构节点有限元动态模型中局部不确定参数进行修改,得到了焊缝材料弹性模量参数与实际结构更加符合的计算模型。