高坝模态识别与损伤检测改进方法研究

发布时间：2020-05-08 07:19

【摘要】：目前,中国是世界上水库大坝建成数量最多的国家,且我国的筑坝工艺高、经验丰富,速度快,已经建造了一大批百米级的高坝。但是泄流结构在长期泄流荷载作用下极易发生疲劳或振动破坏。因此,针对泄流激励下的泄流结构动力响应及损伤识别研究,对泄流结构的安全运行具有重要的意义。本文采用有限元数值模拟、水弹性模型试验、理论方法的改进等手段,进行了碾压层属性对碾压混凝土坝模态频率的影响规律、泄流结构流激振动信号的数据级与决策级融合方法以及泄流结构模态参数与损伤识别的研究。本文主要的研究内容与成果如下:1)泄流结构振动响应规律研究。通过数值模拟手段,研究了碾压软弱层强度、碾压软弱层厚度、碾压软弱层数目的改变对高碾压混凝土坝模态频率的影响。研究结果表明:当碾压混凝土坝存在软弱结构层时,碾压层面属性变化对坝体振动频率的影响与常规混凝土坝基本一致。而且在碾压层面数目一定时,控制碾压层面厚度在5cm~10cm之间,且碾压层面弹性模量大于70%坝体非软弱层结构弹性模量时,计算得到的碾压混凝土坝的模态频率与常规混凝土坝接近。2)泄流结构工作性态识别方法研究。根据高坝泄流的振动响应特征,提出了相关性方差贡献率的数据层信息融合方法。通过对锦屏一级高拱坝原观拱圈测点振动位移信号的数据融合和碾压混凝土重力坝水弹性模型实测信号的数据融合检验。其具有良好的抗噪性,能够全面的反映和体现高拱坝结构的整体动力特性。此外,该方法在挖掘坝体结构的密频信息和高频微弱信息方面具有良好的适用性。3)泄流结构损伤检测方法研究。基于信息融合技术,依据D-S证据理论,提出了改进的基于Pignistic概率距离与冲突系数的D-S证据融合方法,并通过相关案例进行对比验证。结果表明:该方法在仅有两条证据时就能识别出正确的结果,说明了其较快收敛速度。并且该方法最终融合结果的识别精度高达98.4%。表明了其较高的识别精度。将提出的方法应用到碾压混凝土坝软弱层结构的损伤识别。其融合结果的识别精度高达99.89%。与其他方法相比,对于非高冲突证据,该方法也能够非常有效的避免和降低错误的证据对最终损伤位置的识别造成误判的影响,准确的识别出碾压混凝土坝成层损伤所在的位置,再次验证了该方法的优越性。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TV698.1

【参考文献】