基于解析二阶盲辨识的结构工作模态分析及真假模态区分

自动获取运行中的模态参数对于大型土木结构的健康状态实时在线监测具有重要意义。针对现有方法模态分辨困难的问题,提出了一种基于解析二阶盲辨识的工作模态分析方法,并相应提出了真假模态区分方法以实现模态参数自动识别。与传统方法不同,该方法无需引入稳定图,可直接从结构振动响应中有效分离出各阶模态响应。通过构造模态特征指标和K均值聚类实现真假模态自动区分,并采用频域参数拟合法估计模态参数。通过8自由度数值算例和混凝土重力拱坝工程实例对该文方法效果进行了验证。结果表明:该方法具有较好的模态自动分离和筛选能力,对固有频率、阻尼比和振型的识别精度均较高,尤其对于密集模态的识别具有显著优势。

基于小波的SSA-ELM大坝变形时空预测模型

为了解决大坝变形单测点预测模型没有考虑测点间的空间位置关系、难以刻画大坝变形的整体响应特性以及基于回归分析的统计模型难以揭示环境量与效应量间复杂的非线性映射关系,预测精度不佳的问题,提出了一种基于小波理论、采用麻雀搜索算法(SSA)优化极限学习机(ELM)的大坝变形时空预测模型,并以某实际工程为例验证了模型的可行性。首先,采用小波分析剔除大坝原始位移测值中的噪声,接着从时间-空间两个维度出发考虑测点坐标变化对位移的影响,利用SSA-ELM对环境量与效应量进行非线性建模,进而构建了基于小波的SSA-ELM大坝变形时空预测模型。实例分析表明:所提模型能够准确预测出未布置测点部位的变形,其复相关系数为0.9968、均方根误差为0.3404、平均绝对误差为0.2754,均明显高于ELM模型和统计模型。所提模型融合了时间和空间维度且预测精度高,对分析评估大坝安全具有重要参考价值。

基于POF传感装置的混凝土裂缝开度预测

为了准确预测水工混凝土建筑物裂缝开展情况,监测大坝等建筑物是否安全,利用一种简易的塑料光纤(POF)裂缝传感装置和裂缝扩展模拟装置通过试验得到多组样本数据,再利用得到的样本数据建立二次和三次多项式裂缝开度预测模型,通过对比模型预测值与实测值,发现建立的二次和三次多项式回归模型具有较高的预测精度,且三次多项式模型预测的精度更高。可见,将建立的多次多项式裂缝开度预测模型用于建筑物裂缝预测是可行的,且具有较高的预测精度。

基于测压管实测水位的王甫洲水利工程复合土工膜工作性态反馈

基于王甫洲水利工程近20a的渗流监测资料,对复合土工膜的防渗工作性态进行反馈分析。首先对围堤土石坝整体渗流性态进行定性分析;然后选取典型断面建立测压管水位统计模型进行定量分析;接着采用正交设计–神经网络-数值计算相结合的方法,反演复合土工膜的渗透系数;最后对复合土工膜工作性态进行综合分析。研究表明,测压管实测水位仅在蓄水运行初期出现较大变幅,目前变化较平稳;典型GY5断面中3支测压管的实测水位和分离出的时效分量均呈逐渐减小的趋势;基于实测水位反演获得的复合土工膜渗透系数为1.11×10^(-10)cm/s;综合分析认为王甫洲水利工程复合土工膜经过约20 a的服役,防渗效果依然良好且没有明显的老化趋势。

考虑横缝影响的某双曲拱坝动力分析

基于某拱坝有限元模型,采用动接触模型模拟拱坝横缝,分析横缝对拱坝地震响应的影响及动力作用下拱坝横缝的开度。与无横缝模型结果对比分析表明,横缝的存在会使拱坝应力重分布,且其张开可减小拱向应力,同时增加梁向应力。从最大主应力角度考虑,横缝的存在削弱了拱坝的整体性,导致最大主应力增大,但对位移的影响不大;横缝开度较大区域集中在拱冠梁和左右岸坝肩位置,因而横缝影响在拱坝动力分析中不可忽略。

甲型流感病毒对白细胞介素-35表达的影响

目的:探讨甲型流感病毒(IAV)对白细胞介素-35(IL-35)表达的影响。方法:采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测78例IAV感染患者(患者组)和80例健康体检者(健康对照组)血清IL-35的水平,以流感病毒H3N2感染人外周血单个核细胞(PBMC)设为流感细胞组,未感染H3N2的PBMC为对照组,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)和Western blot检测各组细胞中p35和EBI3mRNA和蛋白水平,ELISA检测细胞上清中IL-35的含量。结果:患者组IL-35血清水平较健康对照组高(78.40±28.90pg/ml vs 30.60±17.80pg/ml),流感细胞感染组EBI3和p35mRNA和蛋白表达较对照细胞组高(mRNA:EBI3为2.32±0.28vs 0.75±0.13,p35为1.83±0.23vs 0.94±0.17;蛋白:EBI3为1.25±0.11vs 0.56±0.06,p35为1.34±0.13vs 0.69±0.10),流感细胞感染组细胞培养液中IL-35亦高于对照细胞组(67.35±9.20pg/ml vs 25.62±6.40pg/ml),差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:甲型流感病毒感染可引起体内IL-35表达升高。

基于SVM的混凝土坝变形监控模型预测能力实例分析

大坝变形与水位、温度、时效等较多因素非线性相关,支持向量机(Support Vector Machine,SVM)适用于小样本、非线性、高维学习问题,在大坝安全变形监控上具有很大的优越性。阐述了支持向量机的原理,介绍了应用SVM建立混凝土坝变形监控模型的步骤及其参数优化方法。针对预测样本数目的合理取值问题,通过实例分析,研究基于SVM的混凝土坝变形监控模型的预测能力。结果表明,基于SVM的混凝土坝变形监控模型短期预测能力优于长期预测能力,且其预测能力受预测集数目的影响大于算法优化的影响。因此,合理选择预测集数目对变形监控模型有效预测尤为重要。

基于LSTM-Arima的大坝变形组合预测模型及其应用

大坝变形是水压、温度等多种因素综合作用的结果,变形监测数据是非平稳非线性的时间序列,并且在时间维度上具有关联性。为充分挖掘变形监测数据在长短时间跨度上的关联性,提出了应用长短期记忆网络(LSTM)预测大坝变形的方法。为进一步提升预测精度,利用自回归差分移动平均模型(Arima)对预测残差进行误差修正,从而建立基于LSTM-Arima的大坝变形组合预测模型。以某混凝土重力坝为例,将组合模型的预测结果与Arima模型、支持向量机(SVM)的预测结果进行对比分析。结果表明LSTM-Arima的预测结果优于Arima模型和SVM的预测结果,LSTM-Arima的均方根误差(RMSE)比Arima模型和SVM分别降低了40.65%和59.00%,平均绝对误差(MAE)分别降低了35.49%和55.60%,表明LSTM-Arima模型具有较高的预测精度。研究成果对于更精确地开展大坝变形预测有一定参考价值。

基于BIM的大坝安全监测信息管理系统开发研究

针对现阶段大坝安全监测信息管理系统可视化程度低、信息管理繁琐等问题,引入可视化程度高、集成信息强的建筑信息模型(BIM)技术,并以Revit作为开发平台,以SQL Server作为后台数据库管理系统,将BIM模型与监测数据相关联,开发了大坝安全监测信息管理系统。该系统具有载入仪器族、插入测点、查询测点信息、查询数据等功能,实现了BIM模型与监测数据的交互,对其他BIM信息管理系统的开发具有借鉴意义。

基于贝叶斯优化LightGBM的大坝变形预测模型

为了解决大坝变形预测模型易陷入局部最优及不适用大规模数据等问题,采用一种快速高效的基于决策树的梯度提升框架LightGBM,并结合全局优化算法——贝叶斯优化进行大坝变形预测。为验证模型适用性,以两座实际混凝土坝工程为例分析,并与多元线性回归、支持向量回归机和多层神经网络等预测结果进行比较。结果表明,该模型均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)等指标均优于其他方法,验证了该模型的可行性及优越性。LightGBM可对输入参数的重要性进行评估,对影响大坝变形的特征进行筛选,从而确定对大坝变形影响更显著的因素,为后续的安全评估工作提供参考。

农田水利工程BIM模型的构建方法及应用

针对农田水利工程设计中已有缺陷、施工效率低及后期运行管理不便等问题,引入了BIM(BuildingInformation Modeling)技术,以某田间工程为例,利用Bentley系列软件与CATIA相结合,在设计阶段建立了精度较高的三维模型,通过分析模型,发现并解决了由于设计原因存在的缺陷和不足;在施工阶段通过快速出图、计算工程量及造价、进行施工模拟提高了施工效率;并提供了后期运行管理平台的开发思路,进一步实现了农田水利工程信息化管理,对BIM技术在农业上的应用具有借鉴意义。

基于VMD的多尺度变量提取法在混凝土坝变形预测中的应用

大坝变形通常呈非线性、非稳定特征,利用可靠的数据驱动模型分析大坝变形变化趋势具有重要意义。为此,提出了一种基于变分模态分解(VMD)的多尺度变量提取大坝变形预测模型,首先利用VMD将变形原始序列分解为若干具有不同频率的子序列,以降低原始序列的非平稳性;然后引入初始变量集,并通过平均影响值-极限学习机模型(MIV-ELM)分别提取出与变形子序列相关度较高的变量;最后构建ELM模型对大坝变形进行多尺度预测。针对某混凝土坝水平位移的分析结果表明,提出的模型能有效减小非平稳性对预测结果的影响,实现大坝变形的准确预测。

基于变量筛选优化极限学习机的混凝土坝变形预测模型

传统的统计模型泛化能力较弱且容易引入高维变量,这将对基于神经网络预测模型的输出结果产生负面影响,同时增加了过拟合风险。因此,有必要建立一个具有适当维度的数据驱动模型,以实现对大坝变形的准确监控。选用极限学习机(ELM)作为基础预测模型,提出基于平均影响值MIV-ELM模型的变量筛选法,以消除初始变量集中的冗余信息,从而降低模型复杂度,提高预测精度。分析结果表明,与传统预测模型相比,HST-MIV-ELM不仅具有最高的预测精度和预测性能,同时也有较强的可拓展性,为大坝安全监控系统的构建提供了可靠的理论基础。

塑料光纤在渗透稳定性监测中的应用方法研究

针对土石坝、堤防和堰塞坝等结构无法通过预埋设备实现渗透稳定性监测的问题,提出一种使用塑料光纤监测渗流泥沙含量的方法,即考虑不同的光波透射距离及不同泥沙含量对光能损耗的影响,间接实现结构渗透稳定性的监测。使用透射距离为2.3 mm的两种实验装置测量0~800 NTU的泥沙悬浊液,研究光能损耗与悬浊液浊度、透射距离的关系。结果表明,光能损耗幅度与泥沙悬浊液浊度呈线性变化,损耗幅度随浊度的增大而增大;光能损耗速度随透射距离的增加而增加.2、3 mm透射距离装置的光能损耗速度分别为2.38、2.75μW/100 NTU。试验验证了光能在泥沙悬浊液中的损耗规律基本符合郎伯-比尔定律,并且透射距离影响装置的监测性能,证明运用塑料光纤监测渗流泥沙含量,从而实现结构渗透稳定性监测是可行的。

构皮滩拱坝温度荷载反馈分析方法研究

在拱坝设计过程中,由于缺乏坝体实际温度监测资料,温度荷载采用统一公式确定,往往与坝体的实际状态存在一定偏差。以构皮滩拱坝运行过程中的温度监测数据为基础,对拱坝坝体的温度场进行反馈分析,确定实际温度荷载,并对比分析了设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力分布规律。研究结果表明,反馈的温度荷载能较好地反映拱坝运行期间的实际状态,设计时采用的温度荷载与实际温度荷载作用下的坝体应力接近,设计阶段采用的温度荷载合理。

基于机器学习的混凝土坝表面裂缝快速识别方法

准确评估大坝裂缝是保证大坝安全的关键,对此提出一种基于图像处理与轻度梯度提升树的混凝土坝表面裂缝逐像素点自动识别与分类模型,并以自制水工混凝土表面裂缝图像数据集为例进行分析。试验结果表明,所提方法可实现混凝土坝表面裂缝识别模型的快速建模,完成复杂背景下裂缝轮廓的准确提取。该方法可有效解决数据匮乏时大坝裂缝识别模型建模困难的问题,为大坝安全巡检工作开展提供支撑。

埋入式塑料光纤与混凝土间的应变传递分析

推导埋入式塑料光纤(POF)—混凝土复合体中各相材料间的应变传递模型,并通过有限元数值仿真验证模型的正确性.基于该模型对主要参数进行敏感性分析,分别分析塑料光纤涂覆层的弹性模量、厚度,纤芯弹性模量以及埋设长度对应变传递率的影响.数值仿真计算结果与理论分析基本一致,塑料光纤埋设段中间大部分区域的应变传递率接近于1,说明混凝土内部的应变可有效传递至塑料光纤纤芯.敏感性分析表明,使涂覆层厚度小于0.5 mm,弹性模量大于100 MPa,埋设长度大于300 mm,有利于埋入式塑料光纤与混凝土之间的应变传递.

Influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams

To study the influence of construction interfaces on dynamic characteristics of roller compacted concrete dams(RCCDs),mechanical properties of construction interfaces are firstly analyzed. Then, the viscous-spring artificial boundary(VSAB) is adopted to simulate the radiation damping of their infinite foundations, and based on the Marc software, a simplified seismic motion input method is presented by the equivalent nodal loads. Finally, based on the practical engineering of a RCC gravity dam, effects of radiation damping and construction interfaces on the dynamic characteristics of dams are investigated in detail. Analysis results show that dynamic response of the RCC gravity dam significantly reduces about 25% when the radiation damping of infinite foundation is considered. Hot interfaces and the normal cold interfaces have little influence on the dynamic response of the RCC gravity dam.However, nonlinear fracture along the cold interfaces at the dam heel will occur under the designed earthquake if the cold interfaces are combined poorly. Therefore, to avoid the fractures along the construction interfaces under the potential super earthquakes,combination quality of the RCC layers should be significantly ensured.

基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿

布里渊光时域分析(Brillouin Optical Time Domain Analysis,BOTDA)利用了布里渊受激放大特性,在测量精度和空间分辨率等方面有独特的优势。在应用基于BOTDA的分布式光纤传感技术对结构应变进行监测时,存在布里渊频移对应变和温度交叉敏感的问题。为了消除温度对应变监测的影响,基于BOTDA原理提出了一种温度补偿方法。结果表明该方法可通过附着成一体的应变和温度传感光纤的换算得到消除温度影响后的应变,无需得到待测物温度场,布设安装和数据处理均较方便,温度信息同步性和环境适应性较佳,且成本低廉,与现有温度补偿方法相比具有显著优势。通过对比室内水浴试验和某排水泵站现场试验的结果,可知基于BOTDA的光纤分布式传感温度补偿方法是有效的。