基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法

针对基于确定性数值模型的各种常规反分析方法未能综合考虑各种不确定性因素影响,因而难以有效模拟复杂工程系统的不确定性特性这一不足,对工程结构系统中的不确定性反分析方法问题进行了研究.从不确定性分析角度,把工程结构看作为不确定性系统,提出基于最大熵原理的贝叶斯不确定性反分析方法,将信息熵理论与贝叶斯法有机结合,使不确定性反分析的系统辨识问题转换为对贝叶斯准则函数的最优化求解问题,并通过适当的优化求解方法,实现对工程结构参数或荷载项源的反演分析.对坝体和坝基材料参数的实例计算结果表明,该方法反演结果正确,精度高于目前常用的确定性反分析方法.

坝体保温层的等效模拟及保温效果分析

针对目前保温层设计施工中工程经验占主导而数值仿真研究相对较少的情况,基于大型商业有限元分析软件ABAQUS,对某工程保温层进行有限元分析计算。采用参数等效算法,在同一模型上计算不同厚度(1.5 cm,2.5 cm,5.0 cm)保温层防护下的坝体温度场及应力场。分析结果表明:①统计特征点在无保温层时的年内温差较大;铺设保温层后,年内温度变幅显著降低;保温效果随着保温层厚度的增大而逐渐增强;铺设5.0 cm厚的聚苯板保温层可将统计特征点的年内最大温差由15.47℃减小为6.30℃。②在无保温层保护的情况下,下游坝面出现大面积的拉应力区,最大拉应力值超出混凝土的抗拉强度;增加保温层后,坝体下游面应力状况得到明显改善,拉应力区减小且拉应力值随保温层厚度的增加而逐渐减小;铺设5.0 cm厚的聚苯板保温层可将拉应力值由未加保温层时的2.73MPa减小为1.46MPa。

基于强震观测和多输出支持向量机的混凝土坝材料动参数反演

大坝的强震观测资料真实反映了地震作用下坝体强震监测部位的反应情况,是认识结构动力特性的重要特征量。目前,大坝强震观测资料分析的应用研究一般仅局限于获取加速度放大系数和结构模态参数。根据强震观测识别出大坝模态参数后,可进行结构材料动参数的反演,以便为结构抗震分析提供尽可能精确的数值模型,对大坝等大型水工结构进行动参数反演,需要考虑计算效率的问题。为此,提出了应用机器学习的优势算法,即多输出支持向量机(M-SVM)模型,替代有限元计算,以减少优化搜索过程中有限元计算的次数,提高计算的效率。通过对数值仿真算例和某混凝土重力坝实际强震观测数据的分析,表明所提出的基于强震观测和M-SVM模型的大坝材料动参数反演方法具有精度高和计算效率高等优点,在实际工程中有良好的应用前景。

混合蜂群算法及其在混凝土坝动力材料参数反演中的应用

介绍了一种新颖的群集智能优化算法—人工蜂群算法(ABCA),同时为提高算法的搜索效率,引入Nelder-Mead单纯形算法,提出了一种用于材料参数反演分析的混合单纯形人工蜂群算法。将所提出的算法用于混凝土重力坝动力材料参数识别,建立了基于不完全模态测试数据动力材料参数识别的优化反演模型。算例分析表明,混合算法融合了两种算法的优点,具有收敛速度快、识别精度高等特点,是一种高效的系统优化和参数识别方法。

面板堆石坝级配料开采爆破块度预报模型及爆破设计参数优化研究

本文介绍了爆破块度预报模型的建立方法，并结合天生桥一级水电站面板堆石坝级配料开采爆破试验，建立了适合于天生桥一级水电站级配料开采的爆破块度预报模型，提出了快速判断开采料是否满足设计要求的方法。本文还介绍了爆破参数优化的概念，并建立了适用于水电站开挖爆破的优化目标函数及约束条件。最后通过实例，介绍了建模方法以及最优解和可行解的求解方法，并对天生桥一级水电站的级配料开采的爆破参数进行了优化设计，提出了适合于天生桥一级水电站ⅢＡ、ⅢＢ料开采的最优爆破参数及可行爆破参数。这些方法和思路对其他类似工程的研究有着重要的参考价值。

混凝土坝参数的随机反分析方法探讨

针对混凝土坝施工与运行过程中存在诸多的不确定性因素,基于随机理论和结构计算成果的分析,提出混凝土坝材料参数的随机反分析方法,研制开发了相应的优化计算分析程序。实例表明,随机反分析方法能较好地应用于混凝土坝材料参数的反演和识别中。

空间差异性下沥青混凝土心墙坝应力与变形的随机有限元分析

以往沥青混凝土心墙坝有限元分析通常采用筑坝材料的设计值进行计算,但实际施工质量的不确定性,使得筑坝材料在空间上表现出差异性。在考虑坝体与覆盖层材料空间差异性的情况下,提出了基于随机有限元沥青混凝土心墙坝应力、变形不确定性的分析方法。利用蒙特卡罗方法,得到了沥青混凝土心墙坝应力、变形的分布规律,并与设计工况下的有限元结果对比,确定考虑空间差异性对坝体与心墙应力、变形的影响以及应力、变形的超标概率。经分析发现:采用确定性的分析方法会有50%的可能性低估坝体最大沉降;43%的可能性低估坝体大主应力最大值;空间差异性下心墙不同位置处的沉降均有50%的超标概率,并且其下部的主应力超标概率会更大。分析成果可为大坝安全分析与设计优化提供依据,也为大坝的精细有限元分析提供了新的途径。

宜兴抽水蓄能电站上库主坝堆石料的特殊研究

针对宜兴抽水蓄能电站上库主坝建在倾斜基础面上的实际情况,对坝体堆石料特性进行了两项特殊研究.现场试验研究表明各种堆石料与基岩面之间的抗剪强度均小于该种堆石料本身的抗剪强度,加大基岩面的粗糙度有利于提高该项抗剪强度.对砂岩夹泥岩堆石料浸水后变形特性的室内试验研究表明其湿陷特性指标处于一般堆石料常见值范围内;评价堆石料浸水饱和后的表现,不能只看堆石料软化系数的大小,还要考察堆石料饱和抗压强度等力学性能指标.研究成果为充分利用上库库盆开挖料筑坝并降低工程投资提供了科学依据.

盘石头面板堆石坝大型碾压试验

盘石头水库面板堆石坝,在填筑前进行了大型碾压试验,复核设计压实标准,确定各区筑坝材料的填筑参数,供坝体施工采用。工程的碾压试验过程、结果,和试验设备的配置、工艺方法等,可为同类工程参考。

南公1水电站面板堆石坝垫层料、过渡料碾压参数研究

为确定南公1水电站面板堆石坝垫层料和过渡料的碾压施工参数,在现场开展了相关的碾压工艺试验,研究了垫层料及过渡料的干密度与碾压遍数的关系、分析了碾压后颗粒级配关系及累计沉降量。结合试验结果最终得到了现场碾压施工的各项参数,为坝体垫层料及过渡料填筑施工和质量控制提供技术依据。

汤浦水库东主坝堆石料碾压试验

砼面板堆石坝的堆石料的碾压质量直接影响到砼面板堆石坝的整体质量和运行安全,所以一般工程均需进行现场碾压;汤浦水库东主坝堆石料,通过现场碾压试验,确定了符合施工实际的碾压参数和施工工艺流程,为汤浦水库东主坝工程达优良工程创造了前提。

200m级超高沥青混凝土心墙堆石坝的受力可行性研究

随着沥青混凝土心墙堆石坝的快速发展,建设200m级超高沥青混凝土心墙堆石坝是未来的必然趋势,但目前既没有超高沥青混凝土心墙堆石坝的筑坝经验,也没有与之相适应的设计规范可供参考。首先基于朗肯土压力理论探讨超高沥青混凝土心墙堆石坝不同时期的受力可行性,细划心墙的受力状态,改进基于被动土压力理论求解心墙应力水平的算法;然后确定超高沥青混凝土心墙堆石坝的安全控制标准,据此推算适宜建设超高沥青混凝土心墙堆石坝的心墙和过渡料的合理材料参数取值范围;最后探索提高心墙安全性的工程措施。研究结果表明,建设200m级超高沥青混凝土心墙堆石坝是可行的,但需将心墙内摩擦角和黏聚力、过渡料内摩擦角控制在合理范围:φa≥30.5°,Ca≥0.25 MPa和φt≤43.5°,且随坝高的增长梯度按0.5%,1.5%和-0.5%/(25m)进行调整,即通过增大心墙内摩擦角和黏聚力、降低过渡料内摩擦角的工程措施,达到建设超高沥青混凝土心墙堆石坝的目的。旨在为将来建设200m级超高沥青混凝土心墙堆石坝提供借鉴作用。