基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析與安全評價研究(1)

1、分類號：密級：UDC：學(xué)號：406027113083南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析與安全評價研究與安全評價研究StudyonSluiceGatePierVibrationAntianalysisBasedonParticleSwarmOptimizationVibrationSafetyEvaluation司丹陽培養(yǎng)單位（院、系）：建筑工程學(xué)院水利工程系指導(dǎo)教師

2、姓名、職稱：李火坤副教授申請學(xué)位的學(xué)科門類：工學(xué)學(xué)科專業(yè)名稱：水利工程論文答辯日期：2016年5月27日答辯委員會主席：評閱人：2016年月日摘要I摘要高速下泄水流攜帶巨大能量沖擊泄洪建筑物，誘發(fā)建筑物強(qiáng)烈振動致使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，嚴(yán)重威脅樞紐工程的安全性能。水流誘發(fā)結(jié)構(gòu)破壞主要是由于水動力荷載引起的并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動應(yīng)力或動位移超出振動安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對泄洪建筑物的安全評價工作不僅要掌握流激振動的產(chǎn)生機(jī)制，還要獲取結(jié)構(gòu)的整體振動響應(yīng)。水工

3、建筑物的工作環(huán)境比較復(fù)雜，正常運(yùn)行中針對建筑物的測試只能獲取水上結(jié)構(gòu)有限測點(diǎn)的振動響應(yīng)值，很難測得建筑物水下部分的振動響應(yīng)。根據(jù)原型觀測有限個測點(diǎn)的振動響應(yīng)信息反演結(jié)構(gòu)整體振動特性，進(jìn)而評價結(jié)構(gòu)的安全性能具有重要工程意義。為此，本文開展以下工作：（1）基于粒子群優(yōu)化算法的流激振動反分析數(shù)值模擬驗證。以導(dǎo)墻為例，建立導(dǎo)墻三維有限元模型，以一典型水動力荷載作為外部輸入，進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)瞬態(tài)分析，提取相應(yīng)測點(diǎn)的動位移響應(yīng)作為計算值，便于與振動

4、響應(yīng)反演值比較?；诜捶治隼碚摲囱輰?dǎo)墻動水荷載，引入粒子群智能算法優(yōu)化荷載識別結(jié)果；根據(jù)反演的荷載進(jìn)行正分析，得到導(dǎo)墻振動響應(yīng)均方根。驗證結(jié)果表明：導(dǎo)墻相應(yīng)測點(diǎn)的動位移反演值與瞬態(tài)分析計算值的誤差均在5%以內(nèi)，反演結(jié)果與計算結(jié)果基本相符。粒子群算法荷載反演誤差為1.41%，最小二乘法荷載反演誤差為3.15%，說明了粒子群算法的優(yōu)越性。（2）基于現(xiàn)場實(shí)測振動響應(yīng)的某泄洪閘閘墩振動響應(yīng)反演。對某泄洪閘樞紐工程開展了原型觀測，提取六種典型工況

5、下測點(diǎn)的動位移響應(yīng)值。建立泄洪閘三維有限元模型提取結(jié)構(gòu)特性信息，結(jié)合原型觀測已知位移條件，運(yùn)用反分析理論反演六種工況下的等效荷載，基于粒子群算法提高振源識別精度?；谡治龊湍B(tài)疊加方法推求結(jié)構(gòu)整體振動響應(yīng)值。反演結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)反分析振動響應(yīng)計算值與原型觀測實(shí)測值擬合度較高，說明了反分析方法的正確性。綜合六種工況，得到結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)（動位移和動應(yīng)力）的變化規(guī)律以及動位移與動應(yīng)力響應(yīng)的最大值，為后續(xù)針對泄洪閘的安全評價工作奠定基礎(chǔ)。（3）泄