水工结构流激振动响应的反分析

水流诱发工程结构振动在工程中十分常见，如溢流拱坝、泄水管道、导墙、闸门等的振动．有时会影响工程安全运行，甚至破坏，一直受到设计和管理人员的重视．当前比较现代的解决流激振动研究方法是采用水动力学和结构动力学“合二而一”的水弹性模型，同时要求满足两方面的相似条件．但在实践上有很大困难，难免存在一些不相似的因素，致使原型预报发生一些问题．本文从作用荷载出发，首先提出了整体（面）脉动荷载的相关系数求解方法，表明面脉动压力的相关系数可近似采用点脉动压力的相关系数．提出的水工结构流激振反分析方法，可用于由少量测点的动位移实对值反馈分析出整个结构在水流动力荷载作用下的动位移场和动应力场，同时还可用于水弹性模型模拟中不相似因素对振动响应影响的修正，从而解决模型与原型关系问题．通过对几个高水头、大泄量的高溢流拱坝和三峡导墙流激振动研究表明，这一方法在理论上与实践上是统一的和切实可行的．     

溢流坝流激振动响应计算方法

为计算方便，将作用在坝体上的水动力荷载分解为两个部分，即由于水流紊动而产生的水流脉动压力和由于坝体振动引起附加扰动流场而产生的动水压力。计算时用定义在频域上的相干函数来分析模型试验测得的脉动压力在各个结点之间的时空相关性，同时考虑了脉动压力在不同频率分量上相关程度的不同，形成脉动水流的结点荷栽，基于此建立了模型实验和数值计算相结合的溢流坝结构流激振动响应计算方法。     

流激闸门振动及动态优化设计

本文分析了作用于闸门结构的水动力荷载特性，指出了闸门振动的类型和性质，强调了特殊水动力荷载包括空穴水流对闸门振动的危害；阐述了改善水流边界条件，增加适当附加措施等减免水动力荷载的途径；对讨论了结构动态优化方法对避开水流高能区，抑制结构振动的效果，最后还探讨了弧门结构的动力稳定性问题。     

飞来峡溢流坝结构流激振动

推导了溢流坝结构的水弹性相似条件，提出了多相水弹性相似模拟技术，使水流运动一砼结构与金属结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用，同时满足水弹性相似要求，通过水工模型，结构模型及水弹性相似模型，全面地研究了水流流态，结构动荷载，结构动特性、流激结构振动情况，以及抑振措施。     

流激闸门振动及动态优化设计

本文分析了作用于闸门结构的水动力荷载特性，指出了闸门振动的类型和性质，强调了特殊水动力荷载包括空穴水流对闸门振动的危害；阐述了改善水流边界条件，增加适当附加措施等减免水动力荷载的途径；讨论了结构动态优化方法对避开水流高能区，抑制结构振动的效果。最后还探讨了弧门结构的动力稳定性问题。     

上海市清水河泵闸平面下卧式闸门流激振动分析

采用模型实验与数值计算相结合的方法来计算上海市清水河泵闸平面下卧式闸门流激振动响应,计算时考虑了脉动压力的时空相关性及不同频率分量上相关程度的不同,并根据计算结果对闸门的动水稳定性进行分析,为这种新型闸门的设计提供可靠依据。     

高水头船闸阀门流激振动问题研究

通过试验模态分析技术，研究了船闸输水过程中廊道阀门的流激振动问题。应用ＣＡＤＡ技术，提出了动态优化方案，并进行了动态响应预估。采用最小二乘格型算法，进行了非稳定流压力脉动及振动的谱估计，并定性地探讨了高阻尼材料的抑振效果及横染对阀门振动的影响。     

抽水蓄能电站拦污栅的流激振动

本文综述了若干抽水蓄能电站拦污栅流激振动的工程实例,分析了流激振动产生及破坏的原因,提出了拦污栅流激振动分析研究的主要内容和方法。     

飞来峡溢流坝结构流激振动

推导了溢流坝结构的水弹性相似条件，提出了多相水弹性相似模拟技术，使水流运动－砼结构与金属结构振动，以及水流与结构、结构与结构的耦合作用，同时满足水弹性相似要求。通过水工模型、结构模型及水弹性相似模型，全面地研究了水流流态、结构动荷载、结构动特性、流激结构振动情况，以及抑振措施。     

大跨度特型闸门流激振动及控振措施研究

水工闸门作为水电工程泄水建筑物的主要控流结构承担着工程日常运行洪水宣泄、引排水调控以及挡潮等重要任务。但由于大跨度特型闸门其结构均属于动部件,结构刚度较挡水大坝泄水建筑物结构要弱的多,且结构孔口尺寸日益增大、工作水头不断增高,下泄流量愈益加大,闸门流激振动问题日益突出,尤其在特殊水动力荷载作用下常常发生强烈振动,甚至引发工程事故,造成重大损失。本文针对国内外主要特型闸门结构流激振动问题的成因机理及防治措施进行分析讨论,提出相关控振对策,为工程设计和运行管理提供技术支撑。     

基于改进小波阈值-EMD算法的高拱坝结构振动响应分析

基于高拱坝泄流结构实测振动响应数据资料,针对泄流激励作用下不可避免混有各种噪声进而影响结构工作模态识别精度的问题,提出了一种基于改进的小波阈值-经验模态分解(EMD)联合算法的滤波降噪方法。以拱坝泄流结构实测振动响应资料为基础,利用改进的小波阈值算法滤除大部分高频白噪声,降低EMD分解的边界积累效应,进行EMD分解,通过去趋势波动分析(DFA)方法进一步滤除白噪声及低频水流噪声。工程实例分析结果表明,与小波分析、EMD方法相比,该方法具有更好的降噪效果,能精确滤除泄流结构实测振动响应信号中的低频水流噪声及白噪声,最大程度地保留信号中有效特征信息,并且为拱坝泄流结构在噪声干扰下提取有效信息提供了捷径,为坝体结构的安全监控打下了基础。     

高拱坝泄洪振动水弹性模型

以小湾工程为背景，通过水弹性模型实验，判断高拱坝泄洪所引起的振动和影响，采用自己研制的物理和力学性能优良的加重橡胶材料，在计算机的辅助下，建成了１：１５０比尺的水弹性实物模型，完善了对库水－地基－坝体－脉动荷载相互作用的模拟；采用先进的测试手段和分析软件包，对该模型的模态和多种工况泄水响应进行了全面的测试与分析，并采用计算机数值模拟与实验成果相结合的方法对坝身泄洪振动进行了结构动力分析及反分析和反     

岩体参数的进化反演

传统岩体参数反演研究，一般均是在本构模型确定的情况下，进行物性参数的反演。为了对岩体的本构模型参数及物性参数进行全面反演分析，本文从系统辨识角度出发，采用基于实数编码的遗传算法进行研究，提出了一种对本构模型参数及物性参数进行全面反演分析的方法，并通过一个工程实例对其进行了验证。计算结果表明，本文方法可以在仅给出各参数取值范围的条件下，有效地求得岩体本构模型参数及物性参数，且所得诸参数同实际情况相当吻合。     

采用加速遗传算法反演裂隙岩体渗流参数

利用水头实测资料，以裂隙组的渗透系数比例因子为待反演的参数向量，基于浮点编码的加速遗传算法，提出裂隙渗流参数的翰经反演模型，并通过典型坝基渗流算例进行验证，文中同时给出了传统单纯形算法在不同初始值条件下的反演成果。计算结果表明，本文方法可以在仅给出各参数取值范围的条件下，有效地求得非均质各向异性裂隙岩体渗流参数，且克服了传统优化搜索算法严惩依赖于初值，且当待反演参数数目较多时，寻优过程极易陷入局部最优值，甚至搜索不收敛等缺陷。     

大坝及岩基物理力学参数优化反演分析研究

根据大坝原型观测资料识别大坝结构力学参数是典型的非线性反问题,而反问题往往具有Hadamard意义下的不适定性。基于位移反分析方法的基本原理,依据大坝原型观测数据和有限元数值计算成果,建立了优化目标函数后,应用遗传模拟退火算法实现了对大坝及岩基物理力学参数的反演分析。对反演原理、算法及流程进行了研究。将遗传算法和模拟退火算法相结合,既提高了优化问题全局收敛速度,同时克服了传统方法求解病态方程的困难。实例分析表明,该优化反演方法对抵抗噪音有较强的能力,且与正分析形成的闭合环路可以高精度的完成大坝工作性态的分析。     

高拱坝地震响应时程分析

采用有限元结合三维粘弹性局部人工边界的动接触地震波动模拟方法建立拱坝一地基一库水的有限元计算模型,研究库水对结构振动频率和振型的影响.并借助APDL语言实现粘弹性人工边界、动水压力及地震波的自动输入模块.对拱坝-地基-库水联合作用下的结构进行抗震计算时程分析.计算结果为优化坝体结构的动力特性和抗震设计提供参考.     

高拱坝泄洪振动的计算分析与验证

为了分析预测高速水流诱发坝体的振动问题，本文提出高拱坝的泄洪振动响应的正、反分析方法，并利用二滩、小湾和构皮滩拱坝的水弹性模型实验成果以及二滩拱坝的泄洪振动原型观测结果进行验证。应用该理论计算模型，仅依靠常规水工模型泄洪脉动荷载的测量，即可对拱坝坝身泄洪诱发拱坝的振动进行初步预测和评估。     

溢流面板坝泄槽锚杆设计参数敏感性分析

针对设锚杆的溢流面板坝泄槽流激振动性能复杂的特点,建立拟三维仿真模型,采用时域分析法对锚杆设计参数的敏感性进行了研究。结果表明:在一定的水流限制流速条件下(v≤40 m/s),在影响溢流面板坝流激振动性能的3个锚杆设计参数中,锚杆布设间距对关键点的拉应力和接缝处法向变形响应幅值影响最大,锚杆布设长度及直径影响相对较小。大致规律为:关键点的应力随锚杆布设间距和锚杆直径的增加而增大,随布设长度的增大而减小;关键点的法向变形随板后布设长度和锚杆直径的增加而增大,随锚杆布设间距的增加而减小;3种因素存在显著性顺序:锚杆布设间距,布设长度,锚杆直径。研究成果可为同类坝型泄槽锚杆参数的设计提供指导。     

基于遗传模拟退火算法的岩土弹-粘塑性参数反分析

根据常荷载作用下当所有应变率为零时,弹-粘塑性问题可得到弹塑性解的特性,建立了岩土弹-粘塑性参数反分析模型.提出了反分析弹-粘塑性问题参数的两步法,即先利用岩土材料应力屈服函数的统一表达式确定屈服函数的系数;再利用P.Perzyna本构方程中的常用Φ函数表达式来确定岩土材料的流动系数γ和常数N.在反分析中,应用遗传算法对参数空间进行全局搜索,并借助模拟退火算法对部分最优个体进行局部搜索.通过典型的厚壁圆筒算例分析表明,这一方法是可行的.