本文關(guān)鍵詞：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，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【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)。水工建筑物的工作環(huán)境比較復(fù)雜,正常運行中針對建筑物的測試只能獲取水上結(jié)構(gòu)有限測點的振動響應(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)測點的動位移響應(yīng)作為計算值,便于與振動響應(yīng)反演值比較。基于反分析理論反演導(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,提取六種典型工況下測點的動位移響應(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。基于正分析和模態(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)泄洪閘振動安全評價。參考爆破振動、海洋平臺、列車等方面的安全評價標(biāo)準(zhǔn),從振動對建筑物自身穩(wěn)定的影響和振動對人體舒適度的影響兩個方面對泄流閘流激振動問題進(jìn)行了安全評價。評價結(jié)構(gòu)安全性時,采用動位移指標(biāo)、動應(yīng)力指標(biāo)以及頻率和振幅雙因素判據(jù);采用Meister感覺曲線評估振動對人體的影響。結(jié)果表明:泄洪閘六種工況下的振動是安全的,但會使人體感覺強(qiáng)烈振動,稍有不舒服。
【關(guān)鍵詞】：振動反分析 閘墩 粒子群算法 安全評價
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TV662.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 課題來源10
• 1.2 問題的提出10-11
• 1.2.1 研究背景10-11
• 1.2.2 研究目的及意義11
• 1.3 泄流結(jié)構(gòu)流激振動問題研究現(xiàn)狀11-17
• 1.3.1 泄流結(jié)構(gòu)振動響應(yīng)研究方法12-14
• 1.3.2 常見結(jié)構(gòu)水動力荷載特性分析14-17
• 1.4 結(jié)構(gòu)振動安全評價國內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.4.1 結(jié)構(gòu)振動安全評價17-20
• 1.4.2 人體舒適度安全評價20-22
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容22-24
• 第2章 泄流結(jié)構(gòu)流激振動正反分析基本理論24-35
• 2.1 流激振動機(jī)制及動力學(xué)問題分類24-26
• 2.1.1 振動問題分類24-25
• 2.1.2 流激振動的機(jī)理研究25
• 2.1.3 振動響應(yīng)動力學(xué)問題分類25-26
• 2.2 泄流結(jié)構(gòu)水流脈動荷載相關(guān)性分析26-27
• 2.3 振動響應(yīng)正反分析方法基本理論27-31
• 2.3.1 振動響應(yīng)正分析27-29
• 2.3.2 流激振動反分析理論29-31
• 2.4 優(yōu)化粒子群算法31-33
• 2.4.1 粒子群算法的生物和數(shù)學(xué)模型31-32
• 2.4.2 粒子群算法步驟和流程32
• 2.4.3 粒子群算法有關(guān)參數(shù)選取32-33
• 2.5 模態(tài)疊加基本理論33-35
• 第3章 泄流結(jié)構(gòu)振動反分析數(shù)值模擬驗證35-45
• 3.1 導(dǎo)墻有限元模型建立36-38
• 3.2 導(dǎo)墻荷載反演及結(jié)果分析38-40
• 3.2.1 導(dǎo)墻振源反演38-39
• 3.2.2 振源反演結(jié)果分析39-40
• 3.3 導(dǎo)墻整體動位移反演及結(jié)果分析40-42
• 3.3.1 導(dǎo)墻動位移反演結(jié)果40-41
• 3.3.2 動位移反演小結(jié)41-42
• 3.4 導(dǎo)墻整體動應(yīng)力反演42-43
• 3.4.1 模態(tài)疊加法反演動應(yīng)力流程42
• 3.4.2 動應(yīng)力反演結(jié)果分析42-43
• 3.5 本章小節(jié)43-45
• 第4章 某泄洪閘閘墩振動響應(yīng)場的反演45-88
• 4.1 工程概況47-59
• 4.1.1 原型觀測信息采集49-54
• 4.1.2 閘墩水動力等效荷載特性54-55
• 4.1.3 閘墩有限元模型的建立55-59
• 4.2 閘墩動位移場的反演59-76
• 4.2.1 泄洪閘閘墩反分析流程59
• 4.2.2 閘墩振動響應(yīng)節(jié)點選取59-60
• 4.2.3 閘墩動位移反演結(jié)果分析60-75
• 4.2.4 動位移振動響應(yīng)反演小結(jié)75-76
• 4.3 閘墩動應(yīng)力場的反演76-83
• 4.3.1 閘墩動應(yīng)力場反演流程76
• 4.3.2 閘墩動應(yīng)力反演分析76-83
• 4.3.3 動應(yīng)力反演小結(jié)83
• 4.4 泄洪閘閘墩流激振動安全評價83-85
• 4.4.1 泄洪閘閘墩結(jié)構(gòu)振動安全評價83-85
• 4.4.2 泄洪閘振動對人體舒適度的影響85
• 4.5 本章小節(jié)85-88
• 第5章 結(jié)論與展望88-90
• 5.1 結(jié)論88-89
• 5.2 展望89-90
• 致謝90-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 攻讀學(xué)位期間研究成果94

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