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文檔簡介
1、隨著水利水電工程高水頭、大流量泄水建筑物的大量興建及工程結(jié)構(gòu)趨于輕型化,水流誘發(fā)的結(jié)構(gòu)振動問題將會更加突出,嚴重情況下就有可能造成結(jié)構(gòu)損傷,甚至結(jié)構(gòu)功能的失效。因此,開展基于泄流振動響應的水工結(jié)構(gòu)損傷診斷與健康監(jiān)測研究,對于保障泄流結(jié)構(gòu)安全運行具有重大的現(xiàn)實意義。本論文結(jié)合工程實例,對泄流激勵下的典型水工結(jié)構(gòu)進行以下三個方面的反問題研究:
(一)泄流激勵下水工結(jié)構(gòu)工作模態(tài)參數(shù)辨識研究。針對原型動力試驗激勵難的問題,本文結(jié)合
2、環(huán)境激勵的特點,直接根據(jù)水工結(jié)構(gòu)在工作環(huán)境激勵作用下的動力響應去識別結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù)。(1)提出一種利用特征矩陣奇異熵增量對動態(tài)系統(tǒng)進行系統(tǒng)定階及對工作模態(tài)參數(shù)辨識的ERA方法,解決了動態(tài)系統(tǒng)定階難的問題,揭示了結(jié)構(gòu)在工作狀態(tài)下的模態(tài)階次及模態(tài)特性;(2)在SSI方法的基礎上,提出用“三步法”流程對結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)進行更為精確識別。即第一步,用奇異熵增量對系統(tǒng)進行定階,使得定階的界線更加清晰和穩(wěn)定;第二步,利用改進的穩(wěn)定圖對虛假模態(tài)進行剔除,
3、使得參數(shù)識別的結(jié)果更為準確可靠;第三步,將各階模態(tài)參數(shù)識別結(jié)果進行平均處理,最終得到更為精確的識別結(jié)果;(3)對拉西瓦拱壩水彈性模型(1:100)、三峽溢流壩及其左導墻進行了大規(guī)模全面的正常運行狀態(tài)下的振動測試,并將本文提出的基于泄流激勵的模態(tài)參數(shù)識別理論應用到上述大型水工結(jié)構(gòu)的工作模態(tài)參數(shù)識別中,對其工作性態(tài)進行評估。
(二)泄流激勵下高拱壩振源時域識別研究。高壩泄流誘發(fā)壩體振動的振源識別一直是水利界所關心的課題之一。在
4、對水工結(jié)構(gòu)進行安全評估時,有必要通過有限個測點的動態(tài)響應,反分析作用于整個結(jié)構(gòu)的激振源特性。本文在小波理論、結(jié)構(gòu)動力學及隨機振動理論的基礎上,提出了一種基于小波正交算子變換的多振源反分析方法,并結(jié)合水工結(jié)構(gòu)的特點,探討了進行振源識別時所需注意的關鍵技術(shù)問題。以拉西瓦拱壩水彈性模型為研究對象,通過有限個測點的動位移實測值,反分析各等效激勵荷載時程,進而對拉西瓦拱壩的流激振動進行全面評估,為拱壩結(jié)構(gòu)的動態(tài)監(jiān)測和損傷診斷提供了基礎。
5、 (三)泄流激勵下水工結(jié)構(gòu)損傷診斷研究。鑒于國內(nèi)外學者對基于泄流振動響應的導墻及弧形閘門結(jié)構(gòu)的損傷診斷研究尚處于空白,本文對這兩類結(jié)構(gòu)進行了如下研究:(1)提出了基于泄流振動響應的導墻損傷診斷方法,該方法較以往采用長期靜態(tài)位移觀測方法,可以更及時、準確地識別結(jié)構(gòu)的整體安全性態(tài),有其獨特的優(yōu)勢;以某大型水電站導墻為研究背景,進行了基于泄流振動響應的損傷診斷,并提出了該導墻的頻率安全監(jiān)控指標。(2)以嘉陵江新政航電工程表孔雙斜支臂弧形閘
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