悬浮隧道锚索—阻尼器系统涡激振动研究

为研究水下悬浮隧道锚索-阻尼器系统在参数激励和涡街作用下的振动特性,建立了锚索-阻尼器系统参数振动和涡激振动数学方程,采用伽辽金法对方程进行化简,并用龙格-库塔法对方程进行数值求解。计算结果表明,设置黏弹性阻尼器对锚索的涡激振动和参数振动都有较好的减振效果;为防止锚索发生参数振动,设计悬浮隧道时应避免隧道的一阶固有频率在锚索一阶固有频率的2倍附近。     

锚索倾角对不同截面悬浮隧道运动响应影响研究

张力腿式悬浮隧道通过张紧的锚索连接使其淹没于深海中,锚索倾角对波浪作用下的悬浮隧道的运动特性有重要影响。该文基于势流理论,将锚索系统进行简化,由水平和垂直方向的线性弹簧代替,建立二维时域模型,计算波浪与张力腿式悬浮隧道的相互作用问题。采用高阶边界元方法对物体表面以及自由水面进行离散,通过相应的边界条件建立积分方程求解物体表面速度势。应用Newmark-β法求解悬浮隧道管体的运动方程,分析悬浮隧道在不同入射波浪条件下的运动特性,针对圆、椭圆、耳形和双圆四种截面形状结构在不同锚索倾角下随入射波波频变化的运动响应进行分析比较。结果表明锚索倾角对结构的运动影响较大,结合四种截面在不同锚索倾角下的水平和垂直方向运动可知50.63°-56.25°范围内结构在波浪作用下会比较稳定。水平方向椭圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓且位移值较小。垂直方向圆截面的位移变化随着波浪角频率的变化最为平缓,其余三种截面变化趋势相似但位移值在共振处差异显著,双圆结构共振峰值最大,椭圆与耳形相近。该研究可为悬浮隧道设计后续的其他计算模型和结构整体的运动分析提供数据参考。     

水下悬浮隧道锚索涡激动力响应分析

为研究涡激振动和参数振动共同作用下水下悬浮隧道锚索的振动响应,考虑锚索的几何非线性,将管体对锚索的作用简化为轴向激励,建立了悬浮隧道锚索非线性涡激振动方程,并用伽辽金法和龙格-库塔法对悬浮隧道锚索进行数值求解,分析了锚索产生涡激谐振、参数共振时跨中位移响应和轴向力的改变幅度,以及锚索倾斜角度对其振动特性的影响。研究结果表明,锚索产生涡激谐振和参数共振时跨中位移和轴向力大幅增大;垂度效应使得锚索的跨中位移关于平衡位置呈现出不对称性;随着锚索倾角的增大,锚索跨中位移偏移值、一阶固有频率、一阶频率锁定流速都逐渐减小。     

基于Lyapunov指数的观测数据短期预测

本文介绍大坝观测数据的Lyapunov指数预报分析方法，应用混沌方法对大坝时间观测序列数据进行处理，并将这种混沌特性应用于大坝变形预测，根据大坝变形的时间观测数据及计算所得的Lyapunov指数规律，就可计算得到较好的预测结果；并对混沌时间序列相空间重构中的延迟时间间隔和嵌入维数的选取方法进行了讨论；结合实例对Lyapunov指数预测方法进行计算验证。     

锚索预应力衰减与失效对结构的稳定影响分析

为了研究预应力锚索的应力衰减和锚索失效对溢洪道右导墙结构稳定性的影响,以某工程中的实际情况为例,采用ANSYS有限元软件对溢洪道右导墙进行模拟计算,验证给定锚索加固方案的可行性,研究在锚索预应力不断衰减时对溢洪道右导墙稳定性和单排锚索失效对溢洪道右导墙稳定性的影响。研究结果表明:给出的锚索加固方案可行;随着锚索预应力的衰减,溢洪道右导墙稳定性不断降低,在锚索预应力由3 000 k N衰减至500 k N时,溢洪道右导墙的稳定性达到极限状态;最高层的锚索失效对溢洪道右导墙稳定性影响最大。     

基于Lyapunov指数的混凝土体积变形混沌预测

根据混凝土工程的自生体积变形观测时间序列,基于相空间重构,给出了混凝土自生体积变形时序线性和非线性两种混沌预报模式,据此,以实际工程为例建立了混凝土工程变形观测数据的混沌预测方法.首先,采用插值方法对掺MgO的碾压混凝土收敛变形观测序列进行了预处理,以获得等间隔变形序列;然后,对该变形序列,利用上述混沌分析方法,获得的最大Lyapunov特征指数为0.02;分别采用近邻等距法和最大Lyapunov指数预报模式,对变形序列进行了预测.与观测变形相比较,变形预测结果比较理想.     

波流作用下悬浮隧道的动态响应分析

悬浮隧道直接处于波流作用的自然环境中,结构的动态响应是关注的焦点。本文将悬浮隧道和支撑结构简化为空间梁系有限单元模型,采用梁元的CR描述法,在考虑波流与结构相互作用的条件下,概述了波流作用下悬浮隧道系统的动态响应计算方法。计算分析了波浪入射角、表面流速、隧道断面形式和支撑形式对悬浮隧道动态响应的影响。     

水中悬浮隧道合理支撑间距分析

当悬浮隧道穿越水道较宽时,需要在两岸之间设置支撑系统.支撑系统设置是否合理直接关系到悬浮隧道的稳定性和修建成本.为得出合理的支撑间距,本文从悬浮隧道稳定性角度出发,将两支撑之间悬浮隧道管段简化成简支梁,采用线性化流体-结构相互作用力,在涡激作用下考虑振动时结构的非线性建立控制方程.采用Melnikov方法进行稳定性分析,以系统出现混沌为系统稳定控制条件,在假定其它条件不变的情况下得到以悬浮隧道支撑间距为控制变量的稳定性判据.     

基于最大Lyapunov指数的混沌预测在洪水实时预报中的应用

为提高洪水预报精度,从而提高水库防洪调度可信度,采用混沌预测模型,研究了复杂洪水动力特征和非线性特征并分析洪水实时预报问题。考虑到时间延迟与嵌入维数的相关性,利用C-C法计算相空间重构参数,判别了洪水混沌特性。为避免由嵌入维数m的选取引起的最大Lyapunov指数的明显波动,使用了改进的小数据量方法计算最大Lyapunov指数。构造了基于最大Lyapunov指数的混沌洪水实时预报模型,并将其应用到湖南五强溪水库的洪水预报,计算结果表明该模型具有较高的预报精度。     

基于GeoSlope 的多因素影响下锚索边坡稳定性研究

为探究锚索锚固参数对岩石边坡稳定性影响,通过对工程边坡建立计算数值模型,借助GeoSlope 软件中的Slope/w 边坡稳定性分析模块对锚索的长度、锚索间距、锚索预应力的变化与边坡稳定性之间的关系进行分析。结果表明：增加锚索长度和锚索的预应力能提高边坡的安全系数,增大锚索间距会对边坡稳定性产生不利影响;边坡加装锚索能有效减少变形,降低边坡风险,增强边坡的稳定性。研究结果可为类似边坡稳定的工程设计参数选择提供参考。     

水面漂浮式光伏电站浮式基础动态稳定性分析

传统地面光伏电站开发受土地资源稀缺限制,极大阻碍了光伏发电技术的发展,如何有效解决光伏发电领域土地资源短缺的限制,成为光伏行业亟需解决的问题。水面漂浮式光伏电站可布置于江河海域的水面,摆脱了传统光伏发电受制于土地资源的影响,日益成为竞相投资的领域。活式基础作为水面漂浮式光伏电站中最为重要的部分,如何保证浮式基础在不同风浪载荷下的动态稳定性显得尤为关键。采用有限元分析软件分析了在不同风浪载荷下浮式基础的动态稳定性。分析结论与实际运行情况表明,漂浮式基础在波浪荷载作用下4个角属于荷载集中区,在设计中应予以加强。相关分析成果已成功应用于某实际项目中,验证了分析方法的可行性。     

新型浮体闸的稳定性分析

本文提出的新型浮体闸突破了传统浮箱式闸门只能在静水中施工和运用的限制,易于安装和制作,便于浮运和维修。文中根据系统受力平衡原理,详细分析了浮体闸在静水和动水中的稳定性及其影响因素,推导出浮体闸的沉浮稳定性计算公式。同时根据移重法改进了测定浮体闸重心高度的计算公式,通过试验验证了计算公式的正确性。此外,根据浮体闸最不利运行工况反向力偶矩的测定,提出了浮体闸在动水中的沉浮稳定性条件,并提出了在动水中增加稳定性的措施。     

基于横观各向同性模型的片岩隧洞稳定性研究

以四川大渡河丹巴水电站引水隧洞为研究对象,结合三轴试验和自主研发的空间多角度片理抗拉强度测试技术,对不同片理夹角下石英云母片岩的力学参数进行测定,得出石英云母片岩的弹性模量、c和φ与围压之间的关系,并分别给出干燥和饱和条件下各力学参数围压敏感性排序。通过表征各向异性的参数k_1、k_2,对不同片理夹角下石英云母片岩的各向异性与围压的关系进行评价,并进一步指出不同高度岩样抗拉强度随片理角度的变化规律。采用横观各向同性本构模型,通过设定材料主轴空间方位,可模拟片理空间任意角度展布的岩体。针对大区域模型存在的不足,提出一种主应力构造精细应力场的新方法,避免了大模型的应力边界效应,可方便快捷对局部区域进行精细应力构造。根据片理走向及不同倾角选定15个不同片理空间展布模型进行计算分析,分别得出应力、位移、塑性区随片理角度的变化规律,并指出不同片理展布条件下的最不利工况。     

基于均匀设计的边坡稳定性敏感性分析

在边坡敏感性分析中,试验方法的选择对试验次数和试验效果起决定作用。均匀设计能使试验点在试验范围内均匀分布,将此试验方法引入到边坡敏感性分析中,可以大大减少试验次数,获得较好的试验效果。以一均质土坡为例,选取容重、内摩擦角、黏聚力、坡角、地震加速度等5个因素来设计数值试验,对边坡进行了敏感性分析。结果表明,在常见的均质土坡或松散堆积体岩土质边坡中,黏聚力、坡角和内摩擦角为最敏感因素;在抗震设防烈度为7度以下的一般岩土体地区,土的重度和地震加速度为不敏感因素。该结论对边坡的综合治理、安全监测和灾害预报具有一定意义。     

考虑压力溶腔影响的岩溶隧道围岩稳定性分析

岩溶地区的富水压力溶腔常常对隧道施工安全造成不利影响。为研究岩溶溶腔对隧道施工过程围岩及支护受力的影响,依托某岩溶隧道,采用Flac3D有限元方法系统开展了不同工况的数值试验研究,主要考虑溶腔大小、溶腔位置及溶腔压力3因素影响,分析了不同工况下围岩受力变形、围岩应力及支护受力情况。结果表明:岩溶隧道溶腔会引起隧道施工过程围岩收敛变形和应力增大,溶腔大小、溶腔位置及溶腔压力均会对收敛变形和应力产生影响,溶腔越大、溶腔存在压力会造成靠近溶腔测点的收敛变形和应力值明显增加,溶腔位于拱顶时对隧道整体受力影响最大,溶腔位于边墙时对隧道影响次之,溶腔位于仰拱时对隧道影响最小;溶腔的存在会对初支受力造成不利影响,引起溶腔近侧初支应力重分布,建议加强溶腔施工段初支整体强度。     

基于互相关和李雅普诺夫指数的微弱正弦信号混沌检测

微弱信号的幅值通常很小,且常被噪声淹没,难以检测。文中提出基于互相关和李雅普诺夫指数的微弱正弦信号混沌检测方法。该方法利用互相关方法对微弱正弦信号进行初步去噪,再利用混沌检测方法提取有效信号,以充分发挥互相关及混沌检测在噪声抑制及信号提取方面的优势;将最大李雅普诺夫指数作为判断混沌系统相变的量化依据,自动识别混沌系统的临界状态,从而准确给出用于确定微弱正弦信号幅值的策动力临界阈值。仿真实例分析表明,该方法能有效地检测出深埋于强噪声中的微弱正弦信号,且其检测精度较单独的互相关方法和混沌检测方法更优。     

羊曲水电站泄洪洞围岩稳定性有限元分析

隧洞施工过程中的围岩的稳定性分析是工程地质和岩体力学非常重要的研究课题,依据地下结构设计理论和岩石屈服Druck-Prager准则,考虑到了围岩的自身承载能力,采用非线性有限元的方法对羊曲水电站泄洪洞开挖施工过程中围岩的稳定性进行分析,对隧洞围岩开挖支护施工过程进行模拟,分析隧洞围岩位移变形及应力分布规律,为隧洞开挖施工过程中围岩和结构稳定性分析提供依据。     

水闸闸室抗浮稳定承载能力极限状态分项系数套改研究

水闸工程已在水利水电工程中广泛应用,其结构的安全性需引起高度重视。但目前的单一安全系数法不能真实地反映结构的安全程度,宜采用分项系数极限状态设计法。水闸设计规范修订不仅包括结构的抗滑稳定及地基应力稳定,还需重视闸室的抗浮稳定。结合《（山区）水闸设计规范》修订之水闸结构设计分项系数套改研究选题,以《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》为指导,分析推导了闸室抗浮稳定承载能力极限状态方程,提出了对应的分项系数,辅以9座已建或待建水闸工程进行了成果合理性检验。