大坝安全监测及厂房动力反演分析模型研究.pdf

大连理工大学博士学位论文大坝安全监测及厂房动力反演分析模型研究姓名：陈维江申请学位级别：博士专业：水利水电工程指导教师：马震岳20020601摘要由于水工建筑物具有体积大外界作用因素复杂等特点采用常规的理论分析和模型试验方法对其进行计算复核以及安全评价时往往由于未知因素过多导致研究结果精度和可信度不理想。因此利用原型监测资料建立正、反分析模型以掌握其实际运行状态和变化规律的方法已在水利工程等诸多领域得到深入发展和广泛应用。本文利用大坝运行监测资料和水电站厂房结构的振动测试数据对水工建筑物的正反分析模型中的相关问题进行了探讨分析了大坝安全监测回归模型存在的欠拟合现象建立了通用的结构动力最优化反分析模型实现用户优化算法对复杂结构的直接调用和优化计算在计算模型方法的基础上对云峰宽缝重力坝的安全状况和十三陵抽水蓄能电站的动力反演问题进行实例分析。云峰宽缝重力坝右憾喜阄R桓鏊澈酉颉⒒呵憬谴蠖喜悖占浣峁狗浅８丛樱影响大坝安全运行的控制因素。在对其空间结构进行细致分析的基础上提出将。和。礁霭佣魏喜⒃谝黄鸾⑽锢砟Ｐ停酆峡悸歉髯杌婧筒嗝婊业目辜舳锨慷鹊作用分别按刚体法和有限元法对其抗滑稳定迸行复核计算。两种正分析计算结果都表明大坝沿右欢喜愕目够榷ò踩凳系停枰=柚诓嘞蜓沂目辜羟慷壤刺高稳定程度。由于断层本身空间结构不详其力学参数以及基岩的抗剪强度指标均由工程类比得到难以反映工程的真实情况仅通过理论计算分析不足以精确地评价大坝的安全程度。应充分利用云峰大坝长期原型观测资料建立其安全监钡毓榉治瞿Ｐ停客观评价其实际运行性态因此以云峰宽缝重力坝作为研究实例具有重要的理论和应由于大坝结构系统的客观复杂性使用回归模型对其观测资料进行分析时经常出现欠拟合问题。本文首先从物理概念角度出发引入积分回归温度因子和周期性时效因子对传统模型因子集进行扩充以弥补传统模型拟合一些特殊物理过程的不足。然后从数学方法角度入手将改进的遗传算法引入大坝安全监测领域在建立监测回归模型的基础上依靠遗传算法有效的自适应全局搜索优化功能对回归模型的系数进行寻优重估用以改善由于逐步回归法最小拟合能力欠缺所导致的欠拟含问题。在上述两种改进方案的基础上对云峰大坝的监测资料进行计算分析研究结果表明改进后监测模型中外因子的作用得到有效消减其拟合精度较传统回归模型有较大提高欠拟合问题得到明显改善；坝顶水平位移变化过程总体上呈现出明显的周期性规律没有异常的趋势性变化用意义。一现象。实例计算表明虽然云峰大坝存在一些安全隐患钊缥驴夭坏钡贾碌幕炷寥陷、坝基岩石中存在断层等艿睦唇财湓诵凶纯隽己谩厂房振动问题突出。我国抽水蓄能电站建设起步较晚设计经验不足没有成熟的规范电站设计者和运行者的重视。但是由于电站厂房结构的复杂性和荷载、参数以及边界条件等的不确定性给精确模型的建立和结构振动的预测与控制带来很大困难。因此利用观测资料进行厂房结构系统的反演分析探讨合理的计算模型和控制参量是十分有价值的研究课题。本文在借鉴国内外反演分析成果的基础上结合地下厂房结构动态反演分析的特点提出采用实验模态分析与动力反演分析相结合以试验模态与计算模态某种偏差为目标函数建立通用的结构最优化动力反分析模型。引入改进的遗传算法实现了其与砑慕涌凇Ｔ诖嘶∩希靡糯惴ㄖ苯犹子肁的优化计算功能实现对结构有限元模型的调用和优化计算建立结构最优化遗传动力反演分析通用模型。该模型可以有效地进行复杂结构绯Х课峡牵菜艿的反演分析和结构优化计算。结合十三陵抽水蓄能电站地下厂房结构的振动测试资料对其进行动力反演计算分析得到厂房混凝土材料的平均动弹模和混凝土与外围岩石之间的传力形式。讨论了厂房底部固定和底部弹簧约束两种模型的反演分析结果指出后者更符合工程实际。关键词：宽缝重力坝因子集扩充析优化弹性抗力抗滑稳定有限元断层监测数学模型监测预报遗传算法抽水蓄能电站动力反分析抽水蓄能电站由于自身的特点如高水头、高转速、双向运转、过渡过程复杂等参考随着几座大容量抽水蓄能电站的建成地下厂房的振动和噪声问题越来越受到水积分回归地下厂房欠拟合模态分大连理工大学博士学位论文甀甌瓸觥轪琣‘‘瓾瑃．瑃畇瓵瑃琫．’瓵．．．