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基于动力指纹的高拱坝结构激振响应反分析方法

钟紫蒙  
【摘要】:我国水能资源可开发容量及高坝在役数量和坝高均居世界首位,在我国水电开发中,混凝土高拱坝是水工建筑物中的重要坝型之一。服役期高拱坝受动荷载与不确定环境因素作用形成疲劳损伤,其坝体及坝基材料力学参数演变是不可逆过程,泄流激振往往是导致高拱坝材料参数变化的重要因素,为此利用高拱坝激振响应信息开展拱坝动力参数反分析研究是十分有意义的科学问题。文中利用激振响应信号进行高拱坝动力指纹识别,建立符合实际工况的高拱坝仿真分析模型,根据识别的结构动力指纹信息对拱坝结构动力数值模型进行参数反演是解决该问题的方法之一。本文的主要研究内容为以下几点:(1)通过对高拱坝激振响应信号进行了时频分析,获取主要噪声类型的同时,提出了改进的小波阈值-EMD去噪算法,实现了对高拱坝激振响应信号的降噪预处理;利用去噪后的激振响应信号,验证并建立了改进HHT-RDT算法的高拱坝动力指纹识别方法,较好地增强了识别高拱坝动力指纹信息的能力,进而提出了基于激振响应信号的高拱坝结构动力指纹信息的挖掘方法。(2)系统探讨了“库水-大坝-地基”系统耦合下高拱坝动力数值建模方法,采用附加质量法和流固耦合法,构建了实际工况下高拱坝系统耦合形式,依此建立了“库水-大坝-地基”系统下高拱坝动力数值模型,并将两种模型的动力响应仿真分析结果与原型测试信号识别结果相比对,选取出了更符合实际的高拱坝动力数值模型。(3)运用已建“库水-大坝-地基”系统下高拱坝动力数值模型,本文通过选取对结构分析影响较大的动弹模作为待反演参数,建立起基于多目标支持向量机模型的高拱坝动力数值代理模型后,采用鸡群优化算法完成对高拱坝材料动参数的优化反演,有效地提高了参数反演的精度和计算效率;依此提出了基于结构动力数值模型的高拱坝多目标参数反演方法。


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