高拱壩損傷識(shí)別的模糊模型修正方法研究與應(yīng)用項(xiàng)目摘要

作為我國(guó)超高壩的主要壩型，高拱壩具有良好的超載能力及經(jīng)濟(jì)性，但同時(shí)其安全性也因高壩、大庫(kù)容、復(fù)雜環(huán)境條件等因素的影響而備受關(guān)注。為提高高拱壩健康監(jiān)測(cè)水平，研究準(zhǔn)確高效的損傷識(shí)別算法是目前的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。因此，本研究擬在考慮材料參數(shù)、外界作用及測(cè)量數(shù)據(jù)不確定性的情況下，建立適于高拱壩損傷識(shí)別的模型修正方法。主要內(nèi)容有：（1）采用模糊變量描述復(fù)雜高拱壩結(jié)構(gòu)的不確定性，針對(duì)高拱壩損傷特點(diǎn)，研究結(jié)合正則化過(guò)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(biāo)；（2）充分利用高壩長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以大壩變形等結(jié)構(gòu)響應(yīng)的長(zhǎng)期時(shí)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(shí)考慮溫度場(chǎng)分布等時(shí)變模糊因素的影響，采用模糊擴(kuò)展卡爾曼濾波方法進(jìn)行高拱壩損傷識(shí)別。本研究將從數(shù)值模擬、模型實(shí)驗(yàn)及原型觀測(cè)等方面分析、驗(yàn)證損傷識(shí)別方法的可靠性，為高拱壩運(yùn)行期間的在線監(jiān)測(cè)、安全評(píng)價(jià)等提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

作為我國(guó)超高壩的主要壩型，高拱壩具有良好的承載能力及經(jīng)濟(jì)性，但同時(shí)其安全性也因高壩、大庫(kù)容、復(fù)雜環(huán)境條件等因素的影響而備受關(guān)注。為提高高拱壩健康監(jiān)測(cè)水平，研究準(zhǔn)確高效的損傷識(shí)別算法是目前的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。因此，本項(xiàng)目課題組根據(jù)研究計(jì)劃要點(diǎn)和研究計(jì)劃進(jìn)度，擬定了詳細(xì)的研究方案，采用理論分析、數(shù)值模擬、模型試驗(yàn)相結(jié)合的研究方法，針對(duì)結(jié)構(gòu)參數(shù)不確定性大、反演算法不適定強(qiáng)等難點(diǎn)，運(yùn)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(duì)結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別算法進(jìn)行改進(jìn)，重點(diǎn)研究了高拱壩結(jié)構(gòu)分區(qū)等效彈性模量的檢測(cè)與診斷，全面完成了研究計(jì)劃內(nèi)容，取得了預(yù)定的研究成果。相關(guān)進(jìn)展和研究成果主要包括：（1）時(shí)變溫度場(chǎng)作用下高拱壩有限元模型的建立與靜動(dòng)力分析；（2）適于高拱壩結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的正則化模型修正方法：具體包含基于響應(yīng)面方法的模型修正、基于DS證據(jù)理論的靜動(dòng)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(yàn)信息的震后高拱壩模糊損傷識(shí)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(jìn)遺傳算法的高拱壩模糊損傷識(shí)別方法等；（4）基于高拱壩長(zhǎng)期變形數(shù)據(jù)的濾波類損傷識(shí)別方法，具體包括基于長(zhǎng)期拱壩變形數(shù)據(jù)的擴(kuò)展卡爾曼濾波損傷識(shí)別方法、結(jié)合1范數(shù)正則化的無(wú)跡卡爾曼濾波方法、具有損傷識(shí)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(jìn)的PSO粒子濾波算法、集員濾波區(qū)間反演算法及其改進(jìn)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(píng)估的準(zhǔn)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(cè)和損傷識(shí)別提供了必要的理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。 2100433B

總序

前言

第1章 概論

第1節(jié) 地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的意義

第2節(jié) 高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)的特點(diǎn)

第3節(jié) 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

第2章 拱壩地質(zhì)力學(xué)整體模型試驗(yàn)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(yàn)的方法及分類

第5節(jié) 地質(zhì)力學(xué)模型的設(shè)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(shè)計(jì)問(wèn)題

第3章 地質(zhì)力學(xué)模型中的測(cè)量技術(shù)

第1節(jié) 概述

第2節(jié) 應(yīng)力應(yīng)變測(cè)量

第3節(jié) 模型試驗(yàn)誤差分析

第4章 高拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)實(shí)例分析

第1節(jié) 李家峽拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究

第2節(jié) 二灘拱壩地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)研究

第3節(jié) 溪洛渡雙曲拱壩二次地質(zhì)力學(xué)模型試驗(yàn)比較研究

第4節(jié) 錦屏雙曲拱壩三次地質(zhì)模型試驗(yàn)研究

第5章 國(guó)內(nèi)主要高拱壩整體穩(wěn)定試驗(yàn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

第1節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇

第2節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)方法

第3節(jié) 拱壩整體穩(wěn)定評(píng)價(jià)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析

第4節(jié) 有限元計(jì)算結(jié)果的比較

參考文獻(xiàn)

出版者的話2100433B

本書系”簡(jiǎn)明土木工程系列專輯”中的一本。在傳統(tǒng)的拱壩模型試驗(yàn)分析拱壩穩(wěn)定、應(yīng)力等問(wèn)題的基礎(chǔ)上，本書增加了基于模型試驗(yàn)成果的拱壩整體穩(wěn)定評(píng)價(jià)準(zhǔn)則介紹。本書對(duì)李家峽、二灘、拉西瓦、溪洛渡、錦屏等實(shí)際高拱壩的整體地質(zhì)模型試驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹，其目的在于總結(jié)模型試驗(yàn)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(shè)計(jì)施工及試驗(yàn)人員提供有益幫助，他們可以了解通過(guò)物理模型解決重大工程問(wèn)題的途徑以及了解試驗(yàn)理論方法等。

陳坤孝主編的《拱壩技術(shù)的研究與應(yīng)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(jìn)展綜述，蓋下壩水電站工程簡(jiǎn)介與樞紐布置，拱壩應(yīng)力分析方法，拱壩壩肩穩(wěn)定分析，拱壩抗震安全度評(píng)價(jià)，拱壩體型優(yōu)化設(shè)計(jì)，泄洪消能研究，混凝土配合比試驗(yàn)，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(cè)設(shè)計(jì)等。

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

陳坤孝主編的《拱壩技術(shù)的研究與應(yīng)用——蓋下壩水電站工程》結(jié)合蓋下壩水電站工程拱壩設(shè)計(jì)和施工過(guò)程，分別介紹了拱壩技術(shù)發(fā)展、拱壩應(yīng)力分析方法、拱壩壩肩穩(wěn)定、拱壩抗震安全度評(píng)價(jià)、蓋下壩水電站工程樞紐布置、拱壩體形優(yōu)化設(shè)計(jì)、窄谷拱壩泄洪消能、混凝土配合比試驗(yàn)、拱壩溫控、拱壩施工、拱壩生態(tài)措施及工程安全檢測(cè)設(shè)計(jì)。