利用Lamb波的薄板结构多点损伤识别试验

目的 提出一种改进的小波-椭圆损伤定位算法,利用该算法进行薄板结构的多点损伤识别.方法 利用Lamb波在薄板结构中的传播特性,将粘贴在铝板表面的压电陶瓷片作为驱动器和传感器,在铝板结构中激发出Lamb波并实时接收响应信号.通过人工模拟铝板中的孔洞类缺陷,对采集到的损伤前后波形进行对比.结果 得到了Lamb波的传播速度、响应信号的小波变换结果以及损伤前后信号的到达时间延迟.还得出了损伤位置的试验值,与实际损伤位置吻合较好.结论 Lamb波主动监测技术可以有效地识别薄板结构的损伤,适合于薄板金属结构的损伤识别和健康监测.     

基于SWAT分布式流域水文模型的下垫面变化和水利工程对径流影响分析

近年来随着人类活动的加剧,兴建了许多中、小型水利和水土保持工程,迅速改变着流域的自然面貌,因而改变了径流的原有规律。选取1960以前水利工程较少的时期作为人类活动不明显期来率定SWAT模型参数,对于1990以后人类活动稳定期的径流分别设置3个情景:应用原SWAT模型、应用只考虑下垫面变化的SWAT模型和应用考虑下垫面变化和水利工程影响的SWAT模型分别进行模拟。对于五道沟以上流域和流域内东丰、磐石、样子哨3个子流域模拟结果显示:考虑下垫面变化和水利工程影响后的径流模拟相关系数R2和纳什效率系数NSE分别从0.82、0.56提高到0.91、0.79,分别提高了11.0%和41.1%。其中模拟精度的提高量中91.3%是由于考虑水利工程作用所引起的,剩余部分是由考虑下垫面变化引起的。相比下垫面变化,水利工程运行对该流域径流变化占据主导作用。     

土石坝坝坡模型振动台破坏试验的数值验证

 在土石坝坝坡模型振动台破坏试验基础上,采用数值分析方法,对坝坡的动力特性、稳定性以及加筋抗震措施的性能进行研究。采用动力弹塑性分析方法,对坝坡模型振动台试验进行数值仿真,通过类比计算工况,比较、分析坝坡的破坏过程及其破坏性态以及永久位移的变化规律;同时,采用拟静力方法对坝坡的稳定性进行分析,通过设定滑裂面参数,比较滑裂面的深浅,分析加筋对坝坡稳定性的影响,并与试验结果进行对比验证。结果表明：对模型进行的数值模拟和模型试验所得到的结果较为一致,表明坝顶是薄弱部分,破坏首先从坝顶附近开始,减缓坝坡或坝坡加筋均可减小坝坡的永久位移,但加筋能提高坝坡的整体稳定性,能有效控制坝坡的浅层滑动,且不增加大坝填筑量,与缓坡比较有较强的优势。该研究结果可为大坝的加筋抗震措施设计提供依据。     

基于一维水动力模型的洪水顶托影响分析

干支流洪水遭遇易发生顶托现象,导致河道行洪不畅,极大增加了河道防洪风险。以第二松花江(简称二松)洪水对嫩江洪水的顶托作用为工程背景,采用一维水动力学方法模拟计算不同洪水组合下嫩江受二松洪水顶托情况,并基于模型模拟结果进一步量化分析嫩江受顶托距离、顶托程度等。结果表明:嫩江受二松洪水顶托距离情况较为复杂,与两江洪水的相对大小密切相关,两江洪水量级相当时,顶托距离为距三岔河口32km左右;二松洪水相对越大,受顶托距离越远且顶托程度越大;在嫩江10年一遇、二松50年一遇洪水组合下,嫩江受顶托最远到达距三岔河口55km处,顶托影响高度达2.14m。     

光纤Bragg光栅温度传感器光学特性研究

目的 提出一种抗干扰能力强的光纤Bragg光栅温度传感器,分析Bragg光栅的温度传感的光学特性规律.方法 采用耦合模理论对光纤Bragg光栅的温度传感特性进行理论分析和数值模拟,探讨温度变化所致光纤Bragg光栅波长漂移的原理,并通过实验进行验证.结果 所提出的传感器在环境温度不是很高的情况下具有线性特征,反射谱和功率谱都是关于中心峰值波长对称,随着温度增加波形朝长波长方向移动,但是其峰值宽度并不是随着温度增加而变大,在-50℃附近有极小值.功率在-50℃附近有极大值点.普通光纤Bragg光栅的适用温度在-37～134℃.结论 运用特殊封装技术的光纤Bragg光栅温度传感器,具有线性程度好、精度高和抗干扰能力好等特点,可以用于温度测量和结构健康监测领域.     

液化土中管道随机地震响应分析与可靠度评价研究

地震作用下饱和砂土液化会导致埋地管道上浮,引起系统功能失效。为探究液化场地中埋地管道的地震响应和可靠度水平,充分考虑地震动的随机性和非平稳性,提出了基于概率密度演化法和等价极值分布的概率分析方法,从超孔隙水压力、加速度和结构位移变形三方面对埋地管道进行随机动力分析和可靠度评价。结果表明：地震动的随机性对埋地管道的动力响应有显著影响,传统的确定性分析方法可能会低估管道的地震响应,提出的分析方法能较全面地研究管道的上浮机理和可靠度水平;地震作用下,孔隙水压力上升,导致土壤有效应力下降,进而发生土壤液化是管道上浮的主要原因;两侧土壤向管道底部的挤压和指向管底的渗流压力进一步加剧了管道的抬升。最后,基于成灾机理研究了U型碎石排水对埋地管道的减灾效果和机理。提出的随机概率分析方法,可以对管道的上浮机理和可靠度做出较为准确的分析。     

Rayleigh波作用下圆形隧洞衬砌横向内力的解析解

 考虑土–结构相互作用,Rayleigh面波入射下隧洞衬砌的横向内力解析解至今比较少见。采用拟静力法,基于地下结构力学和平面弹性波动理论,推导出均匀介质中Rayleigh波以任意角度入射时圆形隧洞衬砌的横向内力解析解,考察土–结构交界面之间存在完全滑移和无滑移2种极限接触状态。算例表明,在Rayleigh波作用下,当其传播方向与隧洞轴向垂直时,衬砌的横向内力取得最大值,且内力在2种极限接触状态下的差别不大;与SV波作用效应相比,Rayleigh波作用下的衬砌横向内力均要大,尤其是轴力要大很多,这是由于Rayleig波中的P波分量造成的。浅埋隧洞衬砌的抗震设计,应充分重视Rayleigh波的作用效应。     

一种预张拉大标距光纤光栅应变传感器的研究

研究开发出一种用于大传感标距测量的新型光纤光栅(FBG)应变传感器,提出一种基于预张拉原理的传感器封装方法.分别开发出传感标距为10 cm与20 cm的大标距FBG应变传感器,预张拉稳定性试验结果表明,传感器内的预张拉水平可以保持在一稳定水平.应用等截面梁标定方法研究了该传感器的应变复敏特性,结果显示,传感器布拉格波长与大标足巨内的平均应变具有非常好的线性关系.应用水浴法研究了该传感器的温度灵敏特性,结果显示,传感器布拉格波长与温度具有非常好的线性关系.最后,通过与小标距裸FBG的对比试验研究其测量大标距内平均应变的性能,结果显示,传感器可以准确测量大标距内的平均应变.     

洪水事件对碧流河水库水质影响

受全球气候变化的影响,暴雨洪水事件发生频率呈增加趋势,水库作为流域内重要的控制性水利工程,洪水过程中水质安全面临严重威胁。以碧流河水库为例,对建库以来7场典型洪水前后水质状况进行分析,结果表明,洪水过程能够减弱碧流河水库水体的热分层结构,影响溶解氧垂向分布;洪水过程影响较大的水质指标为六价铬、大肠菌群、高锰酸盐指数、氨氮和总磷,洪水过后上升趋势较为明显;空间上来说,洪水对入库口断面的影响大于对坝前断面的影响,碧流河水库地形特征能够减弱洪水异重流对坝前水质的影响;评价结果显示洪水过后碧流河水库水质变差,但整体上能够满足地表水环境质量标准中水源地要求;洪水期间入库污染物主要来自流域非点源污染。分析认为,通过源头治理、入库口拦截、合理调度等措施可以减轻洪水事件对水库水质的影响。     

空间地基有限元分析及反问题

提出应用 2 0结点等参有限元分析弹性空间地基 ,进而根据系统识别原理和灵敏度分析理论 ,建立了地基材料参数的反演分析方法 .计算结果表明 ,该方法与现有结果符合较好 .从而为进一步深入研究落锤式弯沉仪 (FWD)在各种路基、路面 (刚性路面 ,柔性路面和复合式路面 )以及建筑物地基的结构承载能力评价提供基础 .