高揚(yáng)程泵站出水塔結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)及其振動(dòng)特性研究.pdf

1、大型水工結(jié)構(gòu)的安全運(yùn)行是我國(guó)水利事業(yè)得以蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵。由于長(zhǎng)期的負(fù)荷運(yùn)行并伴隨著溫度變化、水流沖擊、地震等環(huán)境荷載的影響,水工結(jié)構(gòu)難以避免的出現(xiàn)結(jié)構(gòu)疲勞和腐蝕,埋下安全隱患。這些隱患往往因?yàn)榘l(fā)生在結(jié)構(gòu)內(nèi)部而不易被察覺(jué),對(duì)結(jié)構(gòu)乃至整個(gè)工程系統(tǒng)的運(yùn)行構(gòu)成了巨大威脅,因隱患爆發(fā)時(shí)發(fā)生整個(gè)結(jié)構(gòu)失效的事故的損失是不可估量的。隨著水工建筑物越來(lái)越趨向于輕型化,開展大型水工結(jié)構(gòu)的振動(dòng)研究更為迫切與重要。
　　景電工程是中國(guó)提水灌溉工程中揚(yáng)程最

2、大的提水灌溉工程,被譽(yù)為“中華之最”。由于長(zhǎng)期的負(fù)荷運(yùn)行,泵站出水塔結(jié)構(gòu)在運(yùn)行過(guò)程中存在十分明顯的振動(dòng)問(wèn)題,為泵站的正常安全運(yùn)行帶來(lái)了極大的隱患。本文以景泰川提灌站一期工程出水塔結(jié)構(gòu)為研究對(duì)象展開水工結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的研究,研究出水塔結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性,并在此基礎(chǔ)上對(duì)其工作性態(tài)的評(píng)估。結(jié)合工程實(shí)例,對(duì)環(huán)境激勵(lì)下的典型出水塔水工結(jié)構(gòu)進(jìn)行了以下主要內(nèi)容的研究:
　　(一)環(huán)境激勵(lì)下出水塔結(jié)構(gòu)工作模態(tài)參數(shù)辨識(shí)研究。結(jié)合工程實(shí)際特點(diǎn),以環(huán)境為

3、直接激勵(lì),現(xiàn)場(chǎng)采集了兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),分別命名為原始組與對(duì)照組。其中原始組側(cè)重測(cè)試結(jié)構(gòu)的整體性振動(dòng),對(duì)照組側(cè)重測(cè)試結(jié)構(gòu)的壓力管道部分振動(dòng)。在對(duì)實(shí)測(cè)信號(hào)進(jìn)行小波濾波的基礎(chǔ)上,分別采用時(shí)域識(shí)別方法中的特征系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法和隨機(jī)子空間算法對(duì)出水塔結(jié)構(gòu)的模態(tài)辨識(shí)進(jìn)行辨識(shí),并將各階模態(tài)參數(shù)識(shí)別結(jié)果進(jìn)行平均處理,得到更為精確的模態(tài)辨識(shí)結(jié)果。
　　(二)環(huán)境激勵(lì)下出水塔結(jié)構(gòu)振動(dòng)特性研究。依據(jù)出水塔結(jié)構(gòu)實(shí)際運(yùn)行情況,建立出水塔結(jié)構(gòu)有限元仿真模型,計(jì)算得到

4、結(jié)構(gòu)的模態(tài)參數(shù),并與原始組最終辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行比對(duì),對(duì)模型的精確性予以驗(yàn)證。在有限元模型的基礎(chǔ)上,對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力分析及諧反應(yīng)分析,揭示了結(jié)構(gòu)在各個(gè)方向的振動(dòng)幅度及特點(diǎn),分析了正常工作狀態(tài)下出水塔結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性與其在環(huán)境激勵(lì)下的工作性態(tài)。
　　(三)環(huán)境激勵(lì)下出水塔結(jié)構(gòu)工作性態(tài)評(píng)估研究。通過(guò)模型計(jì)算結(jié)果與對(duì)照組辨識(shí)結(jié)果的比對(duì),對(duì)結(jié)構(gòu)在實(shí)際運(yùn)行工況下的工作性態(tài)進(jìn)行了評(píng)估,結(jié)果表明研究?jī)?nèi)容與工程實(shí)際有很好的吻合度,可以作為類似研究的理論支撐