震后高拱坝结构损伤识别研究

摘要

为了我国西电东送的战略实施，水资源丰富、地形复杂的西部地区近年来新建起了多座水工结构，其中高拱坝结构因承受荷载能力强、混凝土用量少、自我调节能力好等优势被广泛的应用。同时，水资源充沛的西部地区是我国地震强度和发震频度都非常高的区域。处于这些区域的水工结构容易遭受地震的侵害，造成重大的损失，所以高拱坝的抗震安全评价受到了众多研究学者的重视。鉴于高拱坝结构抗震安全监测的重要性，本文针对高拱坝结构震后的损伤识别工作进行研究。
　　1、以二滩高拱坝为工程背景，收集高拱坝原型的结构参数，基于有限元分析软件，建立高拱坝的有限元模型；对高拱坝结构进行动力响应分析，通过与现有的二滩高拱坝模态响应结果比较，验证模型的可靠性和有效性。
　　2、混凝土的损伤是一个塑性累积的过程，利用混凝土塑性损伤本构模型来模拟混凝土的非线性行为，可以真实反映混凝土结构的损伤。本文基于有限元中的混凝土塑性损伤模型，进行地震作用下高拱坝结构的动力时程分析，讨论了高拱坝的损伤形态和抗震薄弱区域，证明高拱坝结构在地震作用下的损伤模式具有一定的规律性。
　　3、对于地震作用后高拱坝结构各区域的损伤程度采用结构刚度折减（损伤参数）进行模拟。由于结构参数的反演属于典型的反问题计算，具有强不适定性。为此，本文通过分析不同地震作用下高拱坝的损伤破坏规律，进行高拱坝的损伤模式分类，确定高拱坝结构损伤区域的损伤参数相互关系以及可能的变化范围，为高拱坝的损伤检测工作引入先验信息，降低反演计算的不适定性，提高结构的损伤识别精度。
　　4、根据各损伤模式的振型特征，建立实测模态数据的筛选方法，确定结构可能的损伤模式。根据识别出的损伤模式，利用响应面模型修正技术结合遗传算法，进行高拱坝结构的损伤区域和损伤程度的识别；为了进一步改善算法的不适定性，通过增加Tikhonov正则化参数项，对算法进行优化，提高算法的鲁棒性。

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第1章 绪论

1.1 课题来源

1.2 引言

1.3水工结构的损伤识别研究现状

1.4地震作用下高拱坝的损伤破坏分析

1.5本文的主要研究内容

第2章 基本理论

2.1 混凝土损伤理论

2.2 水工结构损伤识别理论

2.3 本章小结

第3章 高拱坝的有限元模型建立分析

3.1 工程背景

3.2 高拱坝模型建立

3.3 材料参数的选取

3.4 高拱坝结构的动力分析

3.4 本章小结

第4章 地震作用下高拱坝的损伤模式分析

4.1 引言

4.2 高拱坝的参数选取

4.3 高拱坝的地震损伤破坏分析

4.4 高拱坝的损伤模式分类

4.5 本章小结

第5章 高拱坝结构的震后损伤识别

5.1 引言

5.2 高拱坝结构各损伤模式的动力响应分析

5.3 基于损伤模式的高拱坝结构损伤识别

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1 结论

6.2 下步工作展望

致谢

参考文献