基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動(dòng)反分析與安全評(píng)價(jià)研究.pdf

1、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(dòng)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(dòng)力荷載引起的并導(dǎo)致結(jié)構(gòu)動(dòng)應(yīng)力或動(dòng)位移超出振動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)。因此，針對(duì)泄洪建筑物的安全評(píng)價(jià)工作不僅要掌握流激振動(dòng)的產(chǎn)生機(jī)制，還要獲取結(jié)構(gòu)的整體振動(dòng)響應(yīng)。
　　水工建筑物的工作環(huán)境比較復(fù)雜，正常運(yùn)行中針對(duì)建筑物的測(cè)試只能獲取水上結(jié)構(gòu)有限測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)值，很難測(cè)得建筑物水下部分的振動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)原型觀測(cè)有限

2、個(gè)測(cè)點(diǎn)的振動(dòng)響應(yīng)信息反演結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)特性，進(jìn)而評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的安全性能具有重要工程意義。為此，本文開(kāi)展以下工作：
　?。?）基于粒子群優(yōu)化算法的流激振動(dòng)反分析數(shù)值模擬驗(yàn)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(dòng)力荷載作為外部輸入，進(jìn)行結(jié)構(gòu)振動(dòng)響應(yīng)瞬態(tài)分析，提取相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)位移響應(yīng)作為計(jì)算值，便于與振動(dòng)響應(yīng)反演值比較?；诜捶治隼碚摲囱輰?dǎo)墻動(dòng)水荷載，引入粒子群智能算法優(yōu)化荷載識(shí)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(dòng)響應(yīng)均

3、方根。驗(yàn)證結(jié)果表明：導(dǎo)墻相應(yīng)測(cè)點(diǎn)的動(dòng)位移反演值與瞬態(tài)分析計(jì)算值的誤差均在5％以?xún)?nèi)，反演結(jié)果與計(jì)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(shuō)明了粒子群算法的優(yōu)越性。
　?。?）基于現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)振動(dòng)響應(yīng)的某泄洪閘閘墩振動(dòng)響應(yīng)反演。對(duì)某泄洪閘樞紐工程開(kāi)展了原型觀測(cè)，提取六種典型工況下測(cè)點(diǎn)的動(dòng)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(cè)已知位移條件，運(yùn)用反分析理論反演六種工況

4、下的等效荷載，基于粒子群算法提高振源識(shí)別精度?；谡治龊湍B(tài)疊加方法推求結(jié)構(gòu)整體振動(dòng)響應(yīng)值。反演結(jié)果表明：結(jié)構(gòu)反分析振動(dòng)響應(yīng)計(jì)算值與原型觀測(cè)實(shí)測(cè)值擬合度較高，說(shuō)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(dòng)響應(yīng)（動(dòng)位移和動(dòng)應(yīng)力）的變化規(guī)律以及動(dòng)位移與動(dòng)應(yīng)力響應(yīng)的最大值，為后續(xù)針對(duì)泄洪閘的安全評(píng)價(jià)工作奠定基礎(chǔ)。
　?。?）泄洪閘振動(dòng)安全評(píng)價(jià)。參考爆破振動(dòng)、海洋平臺(tái)、列車(chē)等方面的安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，從振動(dòng)對(duì)建筑物自身穩(wěn)定的影響和振動(dòng)對(duì)