高拱壩損傷識別的模糊模型修正方法研究與應用

作為我國超高壩的主要壩型，高拱壩具有良好的承載能力及經(jīng)濟性，但同時其安全性也因高壩、大庫容、復雜環(huán)境條件等因素的影響而備受關注。為提高高拱壩健康監(jiān)測水平，研究準確高效的損傷識別算法是目前的關鍵技術(shù)問題。因此，本項目課題組根據(jù)研究計劃要點和研究計劃進度，擬定了詳細的研究方案，采用理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗相結(jié)合的研究方法，針對結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性大、反演算法不適定強等難點，運用模型修正以及濾波類方法作為基本反演分析工具，結(jié)合正則化技術(shù)對結(jié)構(gòu)損傷識別算法進行改進，重點研究了高拱壩結(jié)構(gòu)分區(qū)等效彈性模量的檢測與診斷，全面完成了研究計劃內(nèi)容，取得了預定的研究成果。相關進展和研究成果主要包括：（1）時變溫度場作用下高拱壩有限元模型的建立與靜動力分析；（2）適于高拱壩結(jié)構(gòu)損傷識別的正則化模型修正方法：具體包含基于響應面方法的模型修正、基于DS證據(jù)理論的靜動力反演數(shù)據(jù)融合、不同正則化策略的模型修正算法等；（3）結(jié)合正分析先驗信息的震后高拱壩模糊損傷識別方法，具體包括高拱壩彈塑性抗震分析以及可能的損傷模式、基于損傷模式種群篩選的遺傳算法、基于改進遺傳算法的高拱壩模糊損傷識別方法等；（4）基于高拱壩長期變形數(shù)據(jù)的濾波類損傷識別方法，具體包括基于長期拱壩變形數(shù)據(jù)的擴展卡爾曼濾波損傷識別方法、結(jié)合1范數(shù)正則化的無跡卡爾曼濾波方法、具有損傷識別和傳感器故障診斷功能的聯(lián)邦卡爾曼濾波方法、結(jié)合零變異改進的PSO粒子濾波算法、集員濾波區(qū)間反演算法及其改進等。本課題研究成果有助于提高高拱壩結(jié)構(gòu)損傷定位及定量評估的準確性與可靠性，有利于保障高拱壩結(jié)構(gòu)的安全性，并為高拱壩在線監(jiān)測和損傷識別提供了必要的理論基礎和技術(shù)支撐。 2100433B

作為我國超高壩的主要壩型，高拱壩具有良好的超載能力及經(jīng)濟性，但同時其安全性也因高壩、大庫容、復雜環(huán)境條件等因素的影響而備受關注。為提高高拱壩健康監(jiān)測水平，研究準確高效的損傷識別算法是目前的關鍵技術(shù)問題。因此，本研究擬在考慮材料參數(shù)、外界作用及測量數(shù)據(jù)不確定性的情況下，建立適于高拱壩損傷識別的模型修正方法。主要內(nèi)容有：（1）采用模糊變量描述復雜高拱壩結(jié)構(gòu)的不確定性，針對高拱壩損傷特點，研究結(jié)合正則化過程的模糊模型修正方法，從修正參數(shù)隸屬函數(shù)提取結(jié)構(gòu)損傷指標；（2）充分利用高壩長期監(jiān)測系統(tǒng)，以大壩變形等結(jié)構(gòu)響應的長期時間序列為輸入數(shù)據(jù)，建立卡爾曼濾波框架下的遞推型修正算法；同時考慮溫度場分布等時變模糊因素的影響，采用模糊擴展卡爾曼濾波方法進行高拱壩損傷識別。本研究將從數(shù)值模擬、模型實驗及原型觀測等方面分析、驗證損傷識別方法的可靠性，為高拱壩運行期間的在線監(jiān)測、安全評價等提供理論基礎和技術(shù)支撐。

總序

前言

第1章 概論

第1節(jié) 地質(zhì)力學模型試驗的意義

第2節(jié) 高拱壩地質(zhì)力學模型試驗的特點

第3節(jié) 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

第2章 拱壩地質(zhì)力學整體模型試驗理論方法

第1節(jié) 模型的相似原理

第2節(jié) 壩肩巖體的模擬

第3節(jié) 模型材料

第4節(jié) 地質(zhì)模型試驗的方法及分類

第5節(jié) 地質(zhì)力學模型的設汁

第6節(jié) 荷載及加載方式模擬

第7節(jié) 非正態(tài)模型設計問題

第3章 地質(zhì)力學模型中的測量技術(shù)

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 應力應變測量

第3節(jié) 模型試驗誤差分析

第4章 高拱壩地質(zhì)力學模型試驗實例分析

第1節(jié) 李家峽拱壩地質(zhì)力學模型試驗研究

第2節(jié) 二灘拱壩地質(zhì)力學模型試驗研究

第3節(jié) 溪洛渡雙曲拱壩二次地質(zhì)力學模型試驗比較研究

第4節(jié) 錦屏雙曲拱壩三次地質(zhì)模型試驗研究

第5章 國內(nèi)主要高拱壩整體穩(wěn)定試驗評價準則

第1節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標的選擇

第2節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標的統(tǒng)計方法

第3節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評價指標的統(tǒng)計分析

第4節(jié) 有限元計算結(jié)果的比較

參考文獻

出版者的話2100433B

本書系”簡明土木工程系列專輯”中的一本。在傳統(tǒng)的拱壩模型試驗分析拱壩穩(wěn)定、應力等問題的基礎上，本書增加了基于模型試驗成果的拱壩整體穩(wěn)定評價準則介紹。本書對李家峽、二灘、拉西瓦、溪洛渡、錦屏等實際高拱壩的整體地質(zhì)模型試驗進行了詳細介紹，其目的在于總結(jié)模型試驗的工程意義與作用。本書可為從事水工結(jié)構(gòu)技術(shù)的設計施工及試驗人員提供有益幫助，他們可以了解通過物理模型解決重大工程問題的途徑以及了解試驗理論方法等。

陳坤孝主編的《拱壩技術(shù)的研究與應用——蓋下壩水電站工程》全書共分12章，主要內(nèi)容包括：拱壩工程技術(shù)研究進展綜述，蓋下壩水電站工程簡介與樞紐布置，拱壩應力分析方法，拱壩壩肩穩(wěn)定分析，拱壩抗震安全度評價，拱壩體型優(yōu)化設計，泄洪消能研究，混凝土配合比試驗，拱壩溫控，拱壩施工，拱壩生態(tài)工程措施，以及工程安全監(jiān)測設計等。

《拱壩技術(shù)的研究與應用——蓋下壩水電站工程》具有較高的實用價值，可供水利水電工程設計、施工、監(jiān)測、科研等人員使用，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的參考用書。

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