何国波[1]2003年在《基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性研究》文中指出我国是一个水力水电大国，已建、在建和将建的大坝数以万计，其中大部分是混凝土坝，每个大坝在设计的使用期内，很有可能出现各种病害，这些病害若不及时发现，任其发展，大坝将成为危坝以致变成定时炸弹，危及一方水土和一方人民。因此，适时的对它们进行安全监测和检测、损伤分析，已经成为水工结构领域研究的重要课题之一。 大坝病害(损伤)的种类很多，其中最常见的是裂缝。一般来讲，这些裂缝开始的时候都是在坝的局部出现的，由于没有采取有力的措施进行控制和补救而不断扩展最终造成了坝的失效。如果能在早期监测到这些病害的话，将非常有意义。当大坝某处出现损伤时，只有该处很小范围内的坝体位移场、温度场、应力场可能发生变化，这样如果在这个范围内没有观测点，在大坝出现病害的初始阶段，现有的基于位移场、温度场、应力场的监测手段往往是监测不到的。基于振动的方法则有可能克服这一困难。我们注意到，损伤引起的结构参数的变化必然会改变结构的动力特性，自然可以用监测动力特性的改变来检测与识别结构的损伤，而且可以从整体意义上检测结构的损伤，包括处于无法到达位置的损伤。 本文对响洪甸重力拱坝进行数值模拟分析，在大坝的不同位置模拟了条数不等的、张开度不同的各种裂缝，并给出了相应的振动频率和振型，考虑了测试噪声的影响，并用统计神经网络进行了识别。考虑了水位的轻度变化对振动特性的影响。研究结果表明，利用振动测试进行混凝土坝的损伤检测是有可能的，损伤程度越深，频率降低的越多，当噪声水平和损伤引起的频率下降百分比相当时，用统计神经网络可以识别出损伤。当然，这一方法在实践中的运用还会受到环境因素、仪器精度等的限制。
牛婷婷[2]2008年在《指标法对混凝土拱坝不同损伤位置的适用性研究》文中研究说明众所周知,混凝土拱坝具有良好的承载能力,但是实际中坝体和坝肩损伤带来的危害也不可忽视。目前国内外主要是采用大坝安全监测系统适时的对它们进行安全监测和损伤分析,用动测法进行大坝的损伤识别是近几年该领域的研究热点,将该方法完全应用于实际之前,我们有必要进行深入的理论研究。本文主要探讨混凝土拱坝出现各种损伤时(包括坝身不同位置裂缝和坝肩损伤),分别用损伤指标法进行识别的效果,最后选择出用损伤指标法识别效果较好的位置。用接触在一起的自由表面模拟坝体裂缝,分别建立8种不同位置处的裂缝损伤数值模型,并在有相同的单元节点情况下建立对应的完好模型,分别计算损伤前后的各阶模态,然后提取出有关的模态参数进行损伤识别,比较不同位置处的损伤识别结果。对于下游面顶部的裂缝损伤,用β法和曲率模态法的识别结果中均出现了一些误判,应变模态组合指标法的识别效果却很好;对于上游面中部左右的各种裂缝损伤,用这叁种损伤指标法的识别效果都比较好,都能够识别出损伤所在的位置,并且误判和偏差的范围较小;对于下游面底部和上游面底部的裂缝损伤,叁种损伤指标法的识别效果不同,β法识别效果较好。坝肩失稳损伤采用刚度降低的方法进行模拟,对损伤前后的数值模型进行模态分析,计算前十阶频率,各阶频率都有所降低,能够指示出损伤的存在。本文还尝试采用损伤指标法对损伤位置进行识别,结果β法和曲率模态法的识别效果差,而用应变模态组合指标法能够基本识别出坝肩失稳损伤所在的方向。
王冬冬[3]2017年在《基于强震观测的混凝土重力坝动力有限元模型修正方法研究》文中认为我国处于环太平洋和地中海—喜马拉雅两大地震带之间,是地震灾害最严重的国家之一。同时,我国也是世界上已建和在建混凝土重力坝最多的国家之一。对于服役中的混凝土重力坝进行抗震分析时,尤其已经经受过地震考验的混凝土重力坝,其材料的动力参数的选取是一个值得深入研究的问题。基于混凝土重力坝的强震观测,进行坝体结构的模态参数识别,并据此进行混凝土重力坝动力有限元模型修正是解决该问题的方法之一。混凝土重力坝属多自由度复杂空间结构,采用传统的矩阵模型修正和参数模型修正法进行混凝土重力坝动力有限元模型修正需要进行大量的有限元计算,计算效率低,对混凝土重力坝这种大型工程结构的适用性不强。本文考虑混凝土重力坝结构本身和强震观测数据的特点,利用混凝土重力坝强震观测资料结合模态分析理论以及智能优化算法对其动力有限元计算模型进行修正,主要研究内容和成果如下:(1)对常见的几种强震记录去噪方法进行了介绍,同时,提出了基于主成分分析法(Principal Component Analysis, PCA)结合小波滤波的混凝土重力坝强震观测数据去噪方法,并通过仿真试验将该方法与小波软、硬阈值去噪法的去噪效果进行了对比;以去噪后的强震观测数据为基础,提出了基于自动频域分解(Auto Frequency Domain Decomp--osition, AFDD)法的混凝土重力坝模态参数识别方法,并采用该方法对某混凝土重力坝实测得到强震观测记录进行了模态参数识别。(2)对“库水-大坝-基础”叁维动力有限元分析所涉及到的库水-大坝和基础-大坝动力相互作用以及粘弹性人工边界的基本理论进行了介绍,并在此基础上,研究了待修正混凝土重力坝动力有限元模型参数选取和参数的敏感性分析。采用实际工程算例实现了上述分析过程。(3)首先,将混凝土重力坝的动力有限元模型修正问题就转化为一个强震识别模态参数与计算有限元模型模态参数之间的差异最小化问题。考虑到混凝土重力坝结构本身和强震观测数据的特点,利用拉丁立方抽样的试验设计能力,多输出支持向量机(Multi-output Support Vector Machine, M-SVM)算法对多变量之间非线性隐式关系的拟合能力以及遗传算法(GeneticAlgorithm,GA)神经网络的搜索寻优能力提出了一种基于强震观测和M-SVM的混凝土重力坝动力有限元模型修正方法。并采用该方法对某混凝土重力坝的有限元模型进行了修正,在保证计算精度的前提下有效的提高了计算效率。
孙万泉[4]2012年在《泄洪激励下高拱坝损伤识别的互熵矩阵曲率法》文中进行了进一步梳理提出一种基于泄洪激励下动响应能量进行高拱坝损伤识别的互熵矩阵曲率法,即利用拱坝损伤前后的相对响应熵矩阵,分别对其列、行进行差分求得互熵曲率矩阵,并以其对角元素作为检测拱坝结构损伤指标的新方法。该方法仅需拱坝的环境激励响应信号,不论对其单一损伤、轻微损伤,还是多种损伤,均能够定位损伤和定性反映损伤程度。通过数值模拟分析,验证了该方法检测拱坝损伤的有效性。
常昊天[5]2013年在《高碾压混凝土坝施工过程仿真与进度风险研究》文中提出作为未来高坝大库建设的代表性坝型之一，近年来碾压混凝土坝的建设规模不断提高，筑坝技术快速发展，施工设备不断革新。势必带来高强度连续施工等工程科学问题，给工程设计和施工阶段的进度分析控制带来了极大的挑战。本文围绕高碾压混凝土坝施工全过程仿真、施工进度风险分析、施工过程实时动态仿真开展了深入系统的研究，主要取得了以下创新性成果。（1）面向工程设计阶段，采用系统观点分析高碾压混凝土坝施工全过程，建立了全过程仿真数学逻辑关系模型，提出了基于施工工艺的施工过程建模与仿真针对传统的碾压混凝土坝施工过程仿真研究重视系统内各实体的状态改变和各部分的工序衔接，强调对混凝土运输子系统的模拟，没有完全准确地体现施工质量控制要求的约束作用，没有全面考虑各子系统间的相互制约关系等问题，在对施工仿真系统进行详细分析的基础上，本文建立了高碾压混凝土坝施工全过程仿真的随机动态数学逻辑关系模型，系统地阐述了动态合仓模型、运输上坝模型、仓面作业模型以及系统耦合模型的实现原理和方法。完善了面向设计阶段的高碾压混凝土坝施工全过程仿真的建模理论与方法。（2）针对工程进度的随机性和不确定性，引入了基于仿真的进度风险分析模型——CSRAM，结合高碾压混凝土坝施工进度计划的特点提出了模型的改进方法针对工程进度风险分析领域中常见的理论方法和计算模型难以考虑工程活动相关性和风险因素相关性的问题，本文引入了基于Monte Carlo仿真的进度风险分析模型——CSRAM。结合高碾压混凝土坝施工进度计划的特点，提出了考虑各活动涉及的时间和地点的改进CSRAM，实现了施工网络进度计划的不确定性评价。并研发了相应的施工进度风险分析软件系统。（3）面向工程施工阶段，提出了基于实时监控信息的高碾压混凝土坝施工自适应仿真，分析了相关建模理论与方法，实现了施工过程的实时动态仿真传统的施工仿真技术主要应用于工程的设计阶段，不能根据施工过程的动态变化进行实时仿真和进度控制。针对这一局限，本文提出了基于实时监控信息的高碾压混凝土坝施工自适应仿真。提出了利用施工信息实时监控系统获取实际施工数据，分析了实际信息数据的实时处理机制，实现了仿真边界的动态调整和仿真模型的实时更新，使仿真系统可以及时反映施工环境的动态变化，有效地提高了仿真模型的准确性。
傅丹[6]2015年在《考虑厂坝相互作用的坝后式电站厂房结构特性及抗震研究》文中研究指明坝后式电站在国内外具有广泛的应用,虽然坝后式电站厂房和大坝之间一般设置有永久分缝,但近年来垫层管取代伸缩节作为过缝措施的工程实例日益增多,垫层管过缝时连续通过的压力钢管和分缝灌浆使得厂房和大坝之间存在一定的有效连接,这种有效连接为二者发生相互作用提供了途径。从厂房的角度出发,引水钢管直接与发电核心构件钢蜗壳相连,通过引水钢管传递的相互作用对蜗壳结构力学特性的影响是值得关注的。另外随着近年来西南地区地震活动日益频繁,厂房结构的抗震问题被提到了一个新的高度。坝后式厂房的抗震分析还存在诸多值得深入研究的课题,如厂房与地基、厂房与相邻大坝之间的动力相互作用、厂房在大震中的破坏模式等。针对以上问题,本文以有限元方法为主要手段,结合多个实际工程开展以下几个方面的研究：(1)为揭示坝后式电站厂房和大坝相互作用对水轮发电机组稳定运行的影响,基于厂房—大坝—地基整体有限元模型,定量研究了钢管预留环缝焊接与分缝灌浆时机对厂坝传力和垫层蜗壳结构特性的影响。结果表明,预留环缝焊接时库水位越低,运行期通过引水钢管和分缝处灌浆传递的推力越大,但钢蜗壳Mises应力受该推力的影响较小；厂房内的止推环能够有效抵抗引水钢管传递的推力,有利于座环的抗剪及垫层蜗壳的稳定,有条件时应该考虑设置止推环；分缝处灌浆传递的推力能够有效平衡下游库水压力引起的机组支撑结构的倾斜变形,从有利于机组稳定的角度建议低水位时进行环缝焊接与灌浆。(2)为揭示坝后式厂房充水保压蜗壳的接触传力行为,在考虑多种蜗壳进口结构连接形式及厂坝传力的基础上,采用一种新的基于铰接—接触单元的全过程仿真算法研究了保压蜗壳从施工期到运行期的力学特性,并评价了简化算法的误差。结果表明,蜗壳内不平衡水推力和引水钢管传递的推力所引起的蜗壳整体变形是决定保压间隙空间闭合属性的关键因素,在整体变形的影响下保压间隙最先闭合的区域出现在蜗壳进口断面外侧、45°断面外侧及270°断面内侧,达到保压水头时未闭合的区域与之相对；厂房内止推环能够有效平衡蜗壳不平衡水推力和引水钢管传递的推力,使保压间隙的闭合更加均匀化；外围混凝土受力与蜗壳进口结构连接形式密切相关,简化算法的误差同样与该因素直接相关,鉴于存在对工程偏不安全的误差,建议工程界逐步采用仿真算法开展配筋计算；在保压蜗壳的设计中应该重视座环的抗剪和抗扭问题,设置止推环是一种有效改善座环受力的措施。(3)为研究坝后式厂房抗震分析中如何合理处理地基和大坝这两个关键问题,采用动力时程方法首先研究刚性地基、无质量地基和考虑结构—地基相互作用的无限地基在分析厂房结构地震响应方面的差异,然后基于无限地基研究厂房和大坝之间动力相互作用对厂房地震响应的影响。结果表明,刚性地基与无质量地基条件下厂房结构的地震响应不存在明确的大小关系,二者的计算结果均大于无限地基,其中无质量地基是由于地基辐射阻尼的影响,而刚性地基与无限地基的相对关系尚需要进一步论证；对于厂房结构抗震设计,建议采用刚性地基与无限地基的组合模式,不推荐单独采用水工领域常用的无质量地基；通过地基和厂坝连接发生的动力相互作用都会在一定程度上减小厂房的地震响应,单独对厂房建模并将上游临空面设置为自由边界的处理方式对厂房抗震设计是偏安全的。(4)在大量查阅关于基于性能的抗震设计思想文献的基础上,尝试从五个方面提出水电站主厂房的抗震性能目标；随后基于ABAQUS平台验证了混凝土损伤塑性模型在循环反复加卸载条件下的适用性,实例验证表明该模型能够较好的模拟混凝土拉压联合损伤及刚度转换行为；在前两项工作的基础之上结合某坝后式厂房实例,开展了叁水准地震作用下的动力非线性时程分析,研究了厂房结构的破坏模式及抗震性能。结果表明,厂房结构在罕遇地震下的破坏由强到弱表现为：下游立柱严重开裂、上游立柱开裂、上游墙底部开裂、下游立柱压损伤,多遇及设防地震下的破坏程度远低于罕遇地震；各水准地震下厂房的抗震性能能够满足所提出的抗震性能目标,且表现出了较高的安全储备；但厂房屋顶网架在罕遇地震下存在垮塌的可能,网架的高动应力主要由上下游墙顺河向不协调的相对运动引起,厂房抗震设计应该充分重视网架的支撑方式。
工程科学和技术综合专题组[7]2004年在《2020年中国工程科学和技术发展研究》文中研究表明一、工程技术的发展现状与展望(一)“工程技术”所涉及的范围工程是人类为满足自身需求有目的地改造、适应并顺应自然和环境的活动。大而言之,工程技术是指将自然科学原理应用到生产和建设中去而形成的多学科的技术总体;小而言之,是指建设工程中的技术,它的范围也势必涉及诸如“城市建设科学技术”、“交通科学技术”,“材料科学技术”,乃至“生态环境科学技术”等其他几个综合专题的内容。任何一门科学和技术都是根据本门科学和技
王铭明[8]2010年在《阿海碾压混凝土重力坝抗震加固措施的试验及数值研究》文中提出进入了21世纪,原油价格的持续高涨,作为再生能源之一的水利发电,为解决我国可持续发展能源的瓶颈问题,正发挥越来越大的作用。随着西部大开发战略和“西电东送”的实施,一批高坝在我国西南部正要或将要开工建设,这些工程库容高达数十亿到数百亿立方米,并且大部分处于强烈地震多发区,若破坏发生将带来严重的后果。因此,大坝抗震的安全性是我国大坝设计中最关键的问题之一。有效的工程措施对于改善大坝的安全性能,增强其抵御荷载能力等方面可以发挥很好的作用。本文依托国家自然科学基金项目“(50679006)深水高压饱和混凝土多尺度统一本构关系研究及静、动态模型试验”,以阿海碾压混凝土重力坝为研究背景,从仿真混凝土的基本性能,振动台动力模型试验和线性有限元定性分析两方面,对碾压混凝土重力坝钢筋混凝土的抗震加固问题进行了研究。具体地论文主要研究了以下叁方面内容:1、进行混凝土坝小缩尺动力模型试验时,研制出满足相似要求的模型混凝土材料成为问题的关键。为了得到模型试验所需要的理想仿真混凝土材料,在电子材料试验机上对大连理工大学研制出的仿真混凝土材料的力学性能和各种参数进行了较详细的研究。对仿真混凝土进行了单向应力状态下的压、拉试验,系统地研究了配合比等对仿真混凝土强度及变形特性的影响。结合原型混凝土的力学特性,研究了仿真混凝土的压、拉本构关系。2、介绍水工结构动力模型破坏试验的基本相似理论,详细论述了阿海碾压混凝土重力坝模型试验的设计。对阿海试验模型换算关系进行了探讨,分析了影响试验结果的几个主要因素。根据数值计算结果,采用泊松比、高阶模态、阻尼等多个修正系数,综合运用相似定律和有限元分析的修正来实现模型试验结果与原型反应间的换算。3、为了正确选择反映各阶段相似关系的钢筋混凝土模拟材料,对几种钢筋混凝土的模拟方法做了深入的研究。通过仿真混凝土四点弯曲梁试件底部埋入金属纤维丝模拟混凝土的配筋。综合多方面效应考虑,本方法可以提高仿真混凝土的延性,整体性。根据荷载—挠度曲线,发现在弹塑性全过程阶段和普通钢筋混凝土具有良好相似性。可以将这种方法用于大坝配筋抗震措施模型试验。4、利用水下地震模拟系统,对阿海碾压混凝土重力坝挡水坝段、排沙坝段、发电坝段以及溢流坝段四个坝段进行无抗震措施和局部配筋抗震措施模型试验。研究局部配筋抗震措施对坝体起裂加速度、坝体整体性等方面抗震性能的影响。5、采用以线弹性理论为基础的混凝土材料模型,利用大型有限元通用软件ANSYS11.0,并且考虑了地基、库水等条件对坝体的影响,对针对阿海碾压混凝土重力坝溢流坝段的抗震钢筋配置问题进行了定性的分析,对抗震钢筋的配置位置、数量及配置形式对坝体起裂情况、裂缝扩展状态、裂缝贯穿情况以及坝体整体性方面的相关性影响提供一定依据。6、通过对模型试验和数值分析结果的综合分析,得出适合的局部配筋是一种有效于碾压混凝土重力坝抗震措施的结论。
隆文非[9]2005年在《高坝动水压力及气幕隔震机理研究》文中研究说明坝库系统在地震时的相互作用是水工抗震设计的重要课题。研究大坝—库体—地基相互作用是当代高坝抗震分析的核心,难点在于大坝—库水相互作用或流固耦合问题,即动水压力问题。动水压力是危害坝体安全的一个不可忽视的重要因素,尤其是对高坝。弄清动水压力的分布规律,在工程抗震设计中,有针对性地采取符合科学原理的减震或隔震措施,对于提高大坝,尤其是强地震区高坝的抗震安全性具有重要的科学价值和实际意义。为此,本文密切结合国家自然科学基金项目(批准号:50379029),以动力试验为重点运用一系列数学、力学等理论在机理上对重力坝气幕隔震的“坝—库—地基—气幕系统”进行了深入研究,并进行了高拱坝气幕隔震的动力试验设计,提出了一些新思想、新方法。本文主要研究内容及其成果有:1、首次完成了重力坝坝体—气幕—库体振动台模型试验,验证了高坝气幕隔震的理论分析和数值模拟的计算成果,进一步用动力试验手段揭示了大坝气幕隔震的机理以及抗震设计要点,表明模型试验的动水压力因气幕隔震的削减效果与数值模拟计算结果基本相符,有力地验证了高坝气幕隔震的科学意义和减震性能及其工程应用前景。2、从方程分析法和量纲分析法的角度,分析了“重力坝坝体—库体—气幕系统”的相似关系。针对气幕的工作机理和特点,抓住系统的关键因素和主要的相似要求,并考虑试验的精度及制作模型的技术措施,确定了龙滩重力坝坝体—库体—气幕系统的相似关系。3、根据模型材料的相似特性要求、模型材料的配比和力学特性,研制了龙滩重力坝坝体—库体—气幕系统中满足相似关系大型振动台模型试验的坝体模
肖培伟[10]2005年在《堆石坝工程施工过程动态仿真》文中认为随着水利水电建设工程逐渐西移,大坝坝址多位于高山峡谷之中,其工程规模巨大、场内布置分散、施工过程和自然条件复杂,且建设过程中为了提高工程经济效益,缩短工程工期,施工管理中往往采用多工种、多工作面平行、交叉作业,形成庞大的复杂施工系统。作为目前适应性强、运用较多的坝型——堆石坝,其施工具有工期要求、多处取料、中间存料、道路限制等特点,其填筑料开采、交通运输、大坝填筑均是建设中关系全局的核心问题,且相互关系复杂,直接影响工程施工进度、质量和成本,因此施工过程中必须利用现代信息技术,及时提供各方施工信息,并根据工程实际进展实时制定合适的施工方案。先进仿真模拟技术根据系统内部的逻辑和数学关系、面向系统的实际过程和行为构造仿真模型,协助人们认识和实现复杂系统,并对复杂、具有多个随机因素的系统作精确描述和定量结果求解。在水电工程设计、施工建设与管理中,采用先进仿真模拟技术已经成为解决上述系统问题的主要手段。作者运用面向对象建模思想和可视化仿真技术,提出了智能化建模,并利用系统分析理论和方法分析了堆石坝施工过程仿真模型的层次结构,外界不确定因素对系统规划、设计、运行的影响,施工过程各子系统组成之间的关联性;基于先进仿真技术和面向对象方法论,针对堆石坝施工过程为离散动态事件系统的特点,采用符合该类工程施工特点的实时动态仿真方法,用事件步长法推进系统模拟时间进程,实现堆石坝工程施工过程的动态仿真。堆石坝工程施工过程动态仿真系统采用VB、VRML、Solidworks、SQLServer2000 开发,通过对大坝、料场、道路系统的数字化建模,实现对其
参考文献：
[1]. 基于振动的混凝土坝损伤检测的可行性研究[D]. 何国波. 浙江大学. 2003
[2]. 指标法对混凝土拱坝不同损伤位置的适用性研究[D]. 牛婷婷. 浙江大学. 2008
[3]. 基于强震观测的混凝土重力坝动力有限元模型修正方法研究[D]. 王冬冬. 西安理工大学. 2017
[4]. 泄洪激励下高拱坝损伤识别的互熵矩阵曲率法[J]. 孙万泉. 工程力学. 2012
[5]. 高碾压混凝土坝施工过程仿真与进度风险研究[D]. 常昊天. 天津大学. 2013
[6]. 考虑厂坝相互作用的坝后式电站厂房结构特性及抗震研究[D]. 傅丹. 武汉大学. 2015
[7]. 2020年中国工程科学和技术发展研究[C]. 工程科学和技术综合专题组. 2020年中国科学和技术发展研究（上）. 2004
[8]. 阿海碾压混凝土重力坝抗震加固措施的试验及数值研究[D]. 王铭明. 内蒙古农业大学. 2010
[9]. 高坝动水压力及气幕隔震机理研究[D]. 隆文非. 四川大学. 2005
[10]. 堆石坝工程施工过程动态仿真[D]. 肖培伟. 四川大学. 2005