水工結(jié)構(gòu)傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、水工建筑物的可靠性對(duì)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著非常重要的影響,正確的評(píng)定水工結(jié)構(gòu)的實(shí)際狀態(tài)和對(duì)建筑物的有效診斷,是對(duì)結(jié)構(gòu)安全工作的基本前提。我國(guó)的水電站、大壩等水工建筑物大部分都是建設(shè)于50年代初,服役期限有的已經(jīng)超過(guò)半個(gè)世紀(jì)。期間由于混凝土老化、鋼筋的銹蝕等因素,許多已經(jīng)成為陷入危境的“病壩”。我國(guó)已進(jìn)入由基本建設(shè)轉(zhuǎn)向舊建筑物的維護(hù)和改造階段。在水利工程運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生建筑物的破壞,其原因是由于水流的強(qiáng)烈紊動(dòng),其脈動(dòng)壓力作用在結(jié)構(gòu)物上,有

2、可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。尤其是當(dāng)今的水工建筑物,泄量大、流速高及結(jié)構(gòu)趨向輕型化發(fā)展使得流激振動(dòng)等問(wèn)題更為突出。如對(duì)于導(dǎo)墻這種輕型水工結(jié)構(gòu)而言,一般水工設(shè)計(jì)人員往往以為隔水墻只起分水作用,兩側(cè)動(dòng)或靜水壓平衡,而忽視脈壓的動(dòng)力壓力,由于混凝土結(jié)構(gòu)的抗拉強(qiáng)度小,在長(zhǎng)期泄水過(guò)程中,常導(dǎo)致疲勞破壞。泄流結(jié)構(gòu)是水利樞紐宣泄洪水的安全通道,泄流結(jié)構(gòu)要承受高速水流的作用,會(huì)因沖刷、空蝕、磨蝕和振動(dòng)等產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷,也會(huì)在地震等作用下產(chǎn)生損傷,如何有效地檢測(cè)出

3、泄流結(jié)構(gòu)的損傷程度、正確評(píng)估其安全性,對(duì)確保樞紐整體安全是至關(guān)重要的。
　　 基于模態(tài)分析的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的方法在房建結(jié)構(gòu)和橋梁的檢測(cè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,但在水工結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)研究較為少見(jiàn),要對(duì)泄流結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別的基礎(chǔ)就是對(duì)泄流結(jié)構(gòu)進(jìn)行模態(tài)測(cè)試,模態(tài)測(cè)試的有效性的基礎(chǔ)是建立在測(cè)試準(zhǔn)確的基礎(chǔ)之上的,然而傳感器布置的位置和數(shù)量對(duì)測(cè)試結(jié)果起決定性的作用。本文研究將有限個(gè)數(shù)的傳感器如何布置在最優(yōu)的位置,可以為泄流結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試數(shù)據(jù)提供可靠性

4、保障,為全面、有效地評(píng)估泄流結(jié)構(gòu)的工作性態(tài)或損傷情況,提供理論依據(jù),以滿足水利工程安全運(yùn)行需要。
　　 本文敘述了振動(dòng)模態(tài)測(cè)試中傳感器優(yōu)化布置的意義,研究進(jìn)展和發(fā)展現(xiàn)狀;重點(diǎn)研究基于模態(tài)置信度矩陣MAC的逐步累積法,濕模態(tài)理論,以懸臂板模型實(shí)驗(yàn)和某高拱壩原型動(dòng)力測(cè)試結(jié)果進(jìn)行傳感器優(yōu)化布置方法的驗(yàn)證。基于傳感器優(yōu)化布置方法對(duì)江西省在建工程山口巖水庫(kù)的拱壩進(jìn)行傳感器進(jìn)行優(yōu)化布置研究,提出了高拱壩結(jié)構(gòu)振動(dòng)測(cè)試的傳感器優(yōu)化布置方案,結(jié)果