高拱坝地震反应时域分析中Rayleigh阻尼矩阵建模方法讨论

讨论了不同Rayleigh阻尼矩阵建模方式对时域内高拱坝地震反应计算准确度的影响。以某一高240 m的混凝土拱坝为研究对象,分析了结构的动力特性,分别计算了结构在双向和三向地震作用下,当采用不同Rayleigh阻尼矩阵模型时的结构动力反应。建立了8种Rayleigh阻尼矩阵双参数模型,其中第一参数频率取拱坝第1、2阶频率,第二参数频率取拱坝第5、6阶频率及地震波反应谱的峰值频率和重心频率。计算结果表明:当高拱坝的自振特性相比于地震波频谱分布表现出长周期结构动力特征时,不同Rayleigh阻尼矩阵模型对计算结果影响很大。建议采用拱坝顺河向基频和地震波反应谱峰值频率作为两个参数频率,由该模型计算所得的坝体地震反应的主要计算结果总体上计算误差为正,且误差值有限。

氟聚物基活性材料释能及毁伤特性研究进展

氟聚物基活性材料是一种具有冲击反应释能特性的新型材料,在军事领域具有广泛的应用前景。为掌握氟聚物基活性材料的释能与毁伤特性,推进其在高效毁伤战斗部中的应用,研究梳理了氟聚物基活性材料冲击释能反应行为以及引燃引爆、侵爆耦合毁伤效应的研究现状,着重介绍了分离式霍普金森压杆实验、准密闭弹道实验和爆炸加载实验等在释能特性方面的研究进展;毁伤特性方面整理了反应弹丸、破片及反应射流的相关研究进展,重点说明了氟聚物基活性材料在聚能装药中的应用设计和反应射流成型的研究成果,及相关的反应模型和数值仿真的研究。在此基础上,讨论了未来研究方向:建立系统性反应模型与仿真方法;通过配方、工艺等参数对其性能进行调控;释能反应观测表征技术的创新与探索以及工程应用设计等。

排水沟渠炉渣与底泥对水中氮、磷截留效应

通过等温热力学吸附实验,将炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对水中氨氮的去除效果进行比较,并采用Langmuir等温吸附方程对3种基质吸附氨氮、磷酸盐的量进行拟合;通过动力学实验,比较3种基质吸附速率.结果表明,炉渣、炉渣+30%底泥、排水沟渠底泥对氨氮的最大吸附量分别为0.49,1.03,1.75mg/g,对磷酸盐的最大吸附量分别为0.99,2.33,1.88mg/g;4h内基质吸附氨氮速率分别为:0.10,0.11,0.54mg/(g.h),2h内基质吸附磷酸盐速率分别为:0.048,0.051,0.096mg/(g.h).由于沟渠底泥较为松散、遇水冲刷易流失,故选择炉渣作为沟渠基质坝的填充物.基质坝能够减缓渠水流速,延长渠水的水力停留时间(HRT).

河谷自由场地震动经验传递函数研究

本文主要分析了场址地形变化对地震动强度的影响 ,建议了由于场址地形变化引起地震动参数改变的传递函数模型 ,并以小湾坝址河谷为例 ,利用显式有限元分析方法拟合了传递函数模型中的场地特征参数 ,对类似场地的地震反应分析具有参考价值 .

基于浸润线矩阵的尾矿坝稳定性分析

由于尾矿坝的渗流边界条件极为复杂,采用的二维简化理论分析法的计算结果有可能与实测浸润线的结果相差较大,急需一种能较为准确预测尾矿坝浸润线位置的简易算法。在深入剖析尾矿坝浸润线影响因素的基础上,建立了浸润线叠加影响函数,归纳出与尾矿坝坝体特征相关的阶段影响因子,提出反映阶段影响因子的浸润线矩阵。运用多项式回归分析浸润线观测数据,拟合得出浸润线观测孔水位与库水位的函数曲线,求得尾矿坝浸润线矩阵。

排水沟水位控制闸—过水堰系统对于稻田排水中氮素的去除效果

为研究明沟水位控制闸-过水堰系统对于稻田排水中氮素的去除效果与作用机制,依据水稻黄熟期排水后的观测数据,分析了水位控制闸-过水堰系统作用下农沟水体氮素变化过程,研究了系统对于氮素的去除机制。结果表明,水位控制闸-过水堰系统对稻田排水氮素的去除率达到58.20%,环境效应显著。有机氮是黄熟期农沟水体氮素的主要存在形式,水位控制闸-过水堰系统主要通过去除有机氮大幅降低了农沟水体氮素浓度。农沟水体中有机氮占总氮的平均占比为78.14%,系统对于农沟排水中无机氮的去除率为11.89%,明显低于总氮及有机氮的去除率。排水沟控制排水技术对于氮素的去除是系统净化能力的主要贡献者。水位控制闸对于农沟排水中氮素的去除率为46.24%,远大于过水堰的去除率8.19%。研究提出的排水沟水位控制闸-过水堰系统可用于构建生态沟渠,实现稻作区面源污染的过程控制。

计算温度应力的广义约束矩阵法

在日本学者提出的约束矩阵法的基础上,提出了用来计算碾压混凝土坝温度应力的广义约束矩阵法.该方法可同时进行几种计算方案比较,为复杂成层结构的应力分析提供了一条简便的技术路径;并可计算出允许温度场的分布情况,为温控设计提供依据.

薄带连铸用侧封板材料的研究现状

钢铁薄带连铸生产技术是轧制技术的一个重要发展方向,侧封板材料起着约束金属液体,促进薄带成型,保证薄带边缘质量等重要作用,影响着整个薄带连铸系统的稳定性以及成本的高低。介绍了薄带连铸技术侧封板的性能要求,综述了国内外侧封板材料的研究现状,分析了国内外所采用侧封板的材质种类及性能参数。结果表明,传统耐火材料不适合用作薄带连铸侧封板材质,以BN为基质的新型复合陶瓷材料是适合用于制备薄带连铸侧封板的材质。

采用无质量地基模型时动力平衡方程的缩减

在求解坝与地基动力相互作用时 ,为了消除地基材料对地震运动的放大作用常常忽略地基质量。但在求解动力平衡方程时为了消除质量矩阵的病态 ,地基质量被赋以很小的值代表无质量地基。为了从动力平衡方程中消除零质量矩阵 ,用矩阵理论对其进行分块简化 ,从而大大缩减了方程的自由度和复杂度 ,并导出了地基对上部结构的耦合作用刚度矩阵 ,使地基刚度在相互作用方程式中显示化。结果表明 。

尾矿坝风险评估中指标相关性权重的确定

针对现有尾矿坝风险评估方法未考虑监测指标间的相关性造成的评估过程中计算重复的问题,考虑监测指标间的相关性并将其转化为权重,使相关性的指标中占主导地位的指标权具有较小的权值,反之亦然,从而降低重复计算问题。采用综合赋权法确定权重的方法为:根据监测指标间相互影响程度不同的特点,建立影响矩阵,由于该矩阵所需专家信息具有模糊性,故采用梯形模糊数描述专家信息,计算主观权重;根据各指标监测数据具有随机、模糊等不确定性的特点,利用可能性分布对其进行表征,进而采用相关系数赋权法计算得到各指标客观权重;通过均值法综合主、客观权重。实例表明,考虑了监测指标相关性的权重确定法能减少风险评估中指标的重复计算,综合主客观权重,为尾矿坝各指标赋权提供了理论依据。

碾压混凝土坝渗流场与应力场耦合作用的研究

作者视成层浇筑而成的碾压混凝土在强度和渗流特性上都为横观各向同性体,给出描述坝体渗透各向异性的渗透张量和线弹性变形的5个弹性特征常数的算式,并论述了求解碾压混凝土坝渗流场和应力场的有限单元法。据碾压混凝土圆筒体试件在层面法向荷载作用下的室内径向流渗透模型的耦合作用试验结果,建立碾压混凝土坝中渗流场与应力场耦合作用的耦合算式及解耦算法,其中用单元开裂裂缝分布模型考虑了坝体层面及混凝土本体在任何可能方向上的开裂破坏影响。文中,以我国龙滩高碾压混凝土重力坝为例进行了这种耦合作用现象对大坝安全性影响的分析。

采用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵

利用变换坐标系法推导坝库系统流固耦合矩阵,采用附加质量法分析了坝水相互作用。对地震作用下水体对坝体的影响进行了研究。结果表明,水体在地震初期对坝体的运动有一定阻尼作用,对提高坝体的抗震性能有益,但延长了坝体振动时间,并对坝体后期运动有一定作用。

土坝病害定量评估方法

基于对影响土坝安全的病害因素的分析,用层次分析法建立了土坝病害定量评估递阶层次结构模型,划分了评估等级标准及评估指标等级标准.按各影响因素的相对重要性构造判断矩阵,并确定各因素的权重.据此,计算土坝病害定量评估等级值,以判别土坝病害等级,实现土坝质量和运行情况的定量评估.

三维有限元并行计算及其工程应用

针对水利工程中的大型复杂三维结构对大规模数值计算的需求,基于J-PCG方法(Jacobi预处理共轭梯度法),建立了有限元EBE(element-by-element)方法在分布存储并行机上的计算算法。该算法不用考虑网格拓扑结构和单元的排序,同时不形成整体刚度矩阵,而且避免了对复杂的三维结构进行区域分解。采用上述算法编制了三维有限元并行求解的PFEM(parallelfiniteelementmethod)程序,并在网络机群系统上实现,然后将其应用到二滩拱坝-地基系统和水布娅地下洞室的三维有限元数值计算中。数值计算结果表明,三维有限元并行EBE方法非常适合于水利工程中三维复杂结构的大规模数值计算。

基于FEM-SBFEM的坝-库水动力耦合简化分析方法

在坝-库水动力流固耦合分析中,比例边界有限元方法(SBFEM)仅需对流固交界面进行离散,就可以模拟半无限域库水,节省了节点自由度个数,具有较高效率。但采用数值方法处理动水压力时得到的附加质量阵为满阵,进行大规模的面板坝弹塑性动力分析时用于求解方程的时间较多。该文根据动水压力附加质量阵的物理意义与分布特点,提出了一种基于FEM-SBFEM的坝与库水的动力耦合简化计算方法,仅需提供一个保留系数β(0≤β≤1.0)即可实现不同程度的动水压力附加质量阵化简,简单易行;将其应用在面板坝与库水的动力弹塑性耦合计算中,建议了β的取值范围,在保证具有良好精度的前提下大幅提高了计算效率。

基于逐步回归分析—马尔可夫链模型的大坝变形预测

针对预测大坝变形准确性难度较大的问题,综合逐步回归分析和马尔可夫链的优点,采用逐步回归分析法对大坝原型观测资料进行分析,得到回归模型,并判别回归方程的有效性和精度,同时利用马尔可夫链确定位移时序的状态转移概率矩阵,通过划分残差状态、修正实测值与逐步回归模型拟合值的绝对误差与相对误差,建立了大坝变形预测的逐步回归分析—马尔可夫链预测模型(SRA-MC)。实例应用结果表明,模型的拟合值与实测值吻合良好,预测效果好,可见逐步回归分析—马尔可夫链模型在进行大坝变形预测时具有有效性,可应用于大坝变形预测分析及大坝安全监控预警中。

基于电阻矩阵定位技术的溃坝过程模拟试验测量方法

溃坝模拟试验是研究溃坝过程的主要手段,但其研究成果的精确性与测量技术有直接关系。针对目前溃坝模拟试验常用的高速摄像、传感器测量技术等存在的不足问题,借鉴电子领域广泛使用的电阻矩阵定位技术,提出了一种基于电阻矩阵定位技术的溃坝过程模拟试验测量技术,介绍了其定位原理及溃坝过程,进行了定位精度试验验证。结果表明,该技术定位准确,且具有成本低、测量及数据分析过程快速、精度高、适应性强等优点。

重力坝多失效模式系统失效概率计算和老化效应分析

为提高混凝土坝系统失效概率的计算精度,研究了基于矩阵积分法的系统失效概率计算方法。介绍了方法的基本原理,推导了系统失效概率和参数敏感性分析的计算公式,利用MATLAB进行编程。将程序应用到某在役混凝土重力坝性态分析中,得到系统失效概率和各个参数的敏感性分析结果,并据此分析了各老化因子对坝体性态的影响,针对性地提出了大坝维护和管理措施。实例研究验证了该方法的有效性和可靠性。此计算方法具有普遍适用性,可用于其他体系的系统失效概率的计算和参数敏感性分析中。

基于随机变量的大坝自振频率计算

针对地震对水工结构的作用输入及结构的地震响应机理的复杂性,基于随机动力学分析理论,采用结构动力学基本方程,构建了考虑动力水作用、地震时地面加速度及结构自身弹性模量等随机变量的结构自振频率数学模型,并应用于某双曲高拱坝中。数值计算结果表明,不同振型对应的结构自振频率均值有一定的变化规律,而变异系数变化不大,但两者具有一定的相关性,均受随机输入变量的影响,且表现出相同的随机性。为进一步研究强地震荷载下高库大坝结构的破坏机理提供了参考。

碾压混凝土坝及龙滩碾压混凝土重力坝的渗流特性研究(一)

据室内含层面和不含层面碾压混凝土试件的渗透试验结果、碾压混凝土坝现场压水试验结果以及某些已建碾压混凝土坝实际运行情况，针对碾压混凝土坝为一成层材料结构体的特点，本文用隙面缝隙渗流理论和传统的多孔隙介质体达西渗流理论，提出碾压混凝土坝的渗流基本理论和渗流基本特性，最后对拟将开工建设的龙滩高碾压混凝土重力坝的渗流特性进行了数值分析。