基于CM-AFSA算法的碾压混凝土坝热学参数反分析

针对通过试验得到的碾压混凝土坝热学参数偏离实际的问题,引入人工鱼群算法并利用云模型理论对其进行优化,将改进得到的CM-AFSA算法用于碾压混凝土坝热学参数反演中。结合某碾压混凝土坝实测资料,将算法通过MATLAB软件编程,反演其热学参数,并利用反演出的热学参数进行温度场的正演算,将得到的温度计算值与实测资料中的真实值进行对比,结果表明,两者的拟合程度很高,说明CM-AFSA算法在碾压混凝土坝热学参数反演中具有较好的适应性。     

反分析混凝土温度热学参数的遗传算法

要精确仿真计算混凝土结构的温度场和应力场,必须首先确定混凝土热学参数。室内试验测得的热学参数不能准确反映工程的实际情况,给计算带来误差,且试验代价较大。因此,探索一种既实用又准确的分析方法具有重要意义。文章基于达尔文生物进化论的遗传算法对混凝土温度特性参数进行反演分析。该法借助于数学优化理论和数值计算确定混凝土多个热学参数,具有简单通用、适应性强等优点。     

碾压混凝土坝热学参数反演

在碾压混凝土重力坝温度场计算中，混凝土热力学参数对计算结果的准确性影响较大。针对碾压混凝土坝热学参数难以直接量测等问题，将灰狼优化算法引入到碾压混凝土坝热学参数的反演中。结合某碾压混凝土重力坝具体算例，介绍灰狼算法的具体实施步骤。结果表明，灰狼优化算法收敛效率很高，只需要较少的迭代步数便可以取得最优解，克服了传统试验方法试验工作量大且精度不高的问题。基于灰狼算法的碾压混凝土坝热学参数反演模型准确易行，可为其余碾压混凝土重力坝工程确定混凝土热学参数提供借鉴，提升混凝土温度场计算精度，从而制定更有效的温控防裂措施。     

融合遗传算法与改进响应面技术的混凝土热学参数反分析

为高效率高精度地给出混凝土热学参数值,对响应面方法进行了改进,提出了一种融合遗传算法与改进响应面技术的混凝土热学参数反分析方法。首先,建立混凝土结构的热分析数值模型,并以热学参数灵敏度分析结果为依据,采用中心复合设计(CCD)试验方法优化设计待试验的热学参数组,计算各组参数温度响应;以温度响应为因变量,运用改进的响应面法拟合混凝土热学参数与温度响应的数值模型;以温度计算值与实测值之间的误差最小为目标,建立反分析的目标函数,采用遗传算法进行优化计算,寻找混凝土的最佳热学参数值。以南水北调工程中线某段倒虹吸结构为例,根据混凝土浇筑过程中的温度实测值,对结构的比热容和水化热两个参数进行了反分析。结果表明,本文方法得到的最优参数值能真实反映混凝土的热学性能,且算法收敛速度快、精度高。     

基于响应面优化的堆石混凝土热学参数反分析

堆石混凝土技术在高坝中推广应用,必须精确掌握其热学性能,鉴于堆石混凝土材料特性,无法通过常规混凝土试验确定热学参数值。基于实际工程现场温度观测数据,结合响应面法反分析其热学参数,热学参数组使用中心组合设计法设计试验,运用响应面法得出热学参数与温度响应值的数值模型;依据响应模型计算值与工程实际监测值之间的差值平方和最小建立反分析目标函数,寻找最佳热学参数组合值。计算结果表明:反分析得出热学参数可靠性较好,验证了基于响应面法热学参数反分析的可行性。     

基于粒子群算法的非绝热温升试块试验及反演分析

热力学参数及边界条件是影响混凝土温控仿真计算精度的重要因素之一,而通过室内试验的方式获得这些参数成本较高,且往往与工程实际不符。引入粒子群算法,根据现场的混凝土非绝热温升试块试验成果,进行反演计算和分析。结果表明,粒子群算法可以用于混凝土温度场的反问题研究中,且反演结果精度较高。     

带有冷却水管的混凝土温度场热学参数反演

由试验或经验公式求得的混凝土温度场计算参数，往往和施工现场实际参数有较大出入，给温度场仿真计算精度带来了不利影响。为此，研究了一种温度场计算参数的优化反演方法。根据实测温度资料，在考虑水管冷却效果的混凝土温度场有限元计算程序基础上，结合数学上的优化方法——复合形法，进行了混凝土温度场热学参数的反演。对三峡右岸地下电站引水洞衬砌混凝土热学参数反演的结果表明，此法是可行的。     

混凝土热学参数的组合分析方法及其应用

混凝土热学参数,对于混凝土结构温度场的仿真计算及温控预报,具有重要作用。文章利用正分析与反分析相结合的方法,在原有的三维温度场仿真计算程序的基础上,结合遗传算法寻求非线性反演问题全局最优解。通过若干点温度实测值便可实现导温系数、绝热温升及表面放热系数等的同时反演。以工程实例给出了这种方法的实用性与准确性的证明。     

基于可变容差法碾压混凝土坝温度场反分析研究

大体积混凝土温度计算模型和热学参数的准确性直接影响温度场仿真计算的成败,而精确地进行温度计算所需的一些材料参数往往不易直接测得,需要根据一些易测得的量进行反求。基于三维瞬态温度场有限元求解理论与反问题理论,建立了混凝土三维瞬态温度场反问题求解数值模型。运用可变容差法寻求非线性反演问题全局最优解,只需要若干点的温度实测值便可实现混凝土多个热学参数如绝热温升、导温系数及表面放热系数等的同时反演,算例对该反演方法的反演精度及数值稳定性给出了满意的证明。     

基于光纤测温的大体积混凝土热学参数反演分析

光纤测温是利用分布式光纤对混凝土内部温度进行全自动化监测的过程。为了确定大体积混凝土的热学参数,基于某在建大坝内部埋设的分布式光纤测温值,运用三维有限元仿真分析和反分析优化设计中的单纯形法,对已浇筑块混凝土热学参数进行反演分析,然后根据所获得的反演参数进行新浇筑仓温度预报。分析表明,基于反演热学参数的计算温度与实测温度吻合较好,反演所得参数可靠,对指导现场施工具有参考价值。     

基于快速模拟退火算法的混凝土热学参数反演分析

就混凝土温控防裂的复杂问题,需要进行参数反演识别,进而开展施工反馈研究,调整温控防裂方法,指导工程混凝土的现场施工。混凝土热学参数反演问题可作为一个优化问题,经比较模拟退火优化算法能够在混凝土热学参数识别的反演计算中得到相对快速的收敛解。针对此开发了计算程序并在一实际水闸工程的施工中进行了成果的应用,使16孔的水闸工程在严寒季节中顺利建成,且没有出现裂缝。     

大坝及岩基物理力学参数优化反演分析研究

根据大坝原型观测资料识别大坝结构力学参数是典型的非线性反问题,而反问题往往具有Hadamard意义下的不适定性。基于位移反分析方法的基本原理,依据大坝原型观测数据和有限元数值计算成果,建立了优化目标函数后,应用遗传模拟退火算法实现了对大坝及岩基物理力学参数的反演分析。对反演原理、算法及流程进行了研究。将遗传算法和模拟退火算法相结合,既提高了优化问题全局收敛速度,同时克服了传统方法求解病态方程的困难。实例分析表明,该优化反演方法对抵抗噪音有较强的能力,且与正分析形成的闭合环路可以高精度的完成大坝工作性态的分析。     

混凝土热力学参数反分析模型

分析混凝土坝体温度场时，热力学参数对计算结果影响较大。为了合理选用热力学参数，针对某工程坝体下游面附近埋有几支温度计，可获得温度实测资料的情况，提出了混凝土热力学以参数反分析模型，从而可简单、方便地反演出各热力学参数，以供正确分析坝体温度场及其效应量之用。     

大体积混凝土导热系数反演分析

大体积混凝土的温度场计算一直是坝工混凝土设计和研究的重点。在分析坝体混凝土温度场时,不仅需要坝区的气温、水温资料,还需要知道坝体混凝土的热力学参数。介绍了大体积混凝土导热系数的反演分析原理和方法。结合江垭混凝土重力坝原型温度资料,利用最小二乘法原理建立数学模型,计算出该大坝大体积混凝土的导热系数。计算结果和实验室数据很接近,表明反演分析方法是可信的。利用反演分析得到的导热系数,一方面可对已建工程进行实际安全度的评价;另一方面能对在建工程的设计、施工进行优化。具有一定的科学价值和广泛的应用前景。     

基于热示踪的饱和层状介质水热参数反演

多孔介质的水热运移参数是影响介质中水热运动过程的主要因素。本文基于热示踪方法,开展了稳定流场条件下饱和层状石英砂的热示踪实验,分别采用热电偶与热成像两种方法测定了砂箱内部和表面的温度,同时结合HYDRUS模型的反问题算法对层状石英砂的水热运移参数进行了反演。研究结果表明:当介质中存在细粒夹层时,热成像图像能反映非均匀流场中热流峰面在分层界面处出现的"收束"现象;层状介质中的细颗粒夹层可导致热流锋面沿水流方向迁移速率下降、热量沿垂直于水流方向运移范围加大、温度分布更均匀。同时对于热源持续输入的系统,热成像温度在前期能较好的反映层状介质对水流运动的影响。将热示踪与HYDRUS模型相结合可较好地用于反演介质水热运移参数,反演所得的饱和导水率估值随粒径的减小显著降低,纵向热弥散度随粒径的减小而增大,而横向热弥散度变化趋势与之相反;纵横弥散比变化范围在10~120之间,且纵横弥散比随粒径减小而逐渐增大。对细砂饱和导水率的估计不足及热量损失是造成水流通量估计误差的主要原因,在模拟模型中增加细砂层测点数量可显著降低水流通量的估计误差。本研究可为非均质介质中水热迁移过程模拟与参数反演提供相应的方法。     

热参数对冻土温度场的影响及敏感性分析

为评估热参数取值对冻土温度场的影响,将导热系数、比热、潜热作为冻土温度场的影响因素进行试验设计。通过室内试验测定了饱和粉质粘土在不同负温下的导热系数、比热及潜热值,并基于Johansen法提出了考虑冻土未冻水含量的热参数修正算法,按照变参数和常参数形式代入数值分析软件ABAQUS,获取了不同的温度场计算值。将不同负温下的热参数和某负温阶段的平均热参数代入数值分析软件,分析热参数变化对冻土温度场的影响。依据冻结试验获取了冻结150 h的模型箱温度场实测值,并将计算值与实测值进行了比较。结果表明:不同的热参数对冻结初期影响较大,随着冻结的深入各计算值间的差值逐渐缩小。采用一定负温阶段的平均热参数作为恒定热参数进行数值计算,从微观上不能满足精度要求。潜热是影响冻结温度场计算精度的主要因素,考虑不同负温土体导热系数、比热、潜热的计算更接近于实测值。研究成果为寒区水利工程设计和施工提供参考。     

基于响应面法的堆石料弹塑性模型参数反演研究

采用拉丁超立方设计选取堆石料参数,并通过有限元计算得到大坝竣工期典型测点沉降,采用响应面法建立二者之间的映射关系,根据工程实测得到的测点沉降结果得到堆石料的模型参数,建立了一种基于响应面法的堆石料参数反演方法。针对紫坪铺面板堆石坝,根据上述方法得到的堆石料参数,进行了汶川地震震害模拟,并与实际震害结果进行了对比分析。计算得到的大坝填筑期典型测点竖向位移发展过程以及地震后大坝永久变形与现场实测结果吻合较好。     

考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析

岩土体抗剪强度参数是边坡稳定性分析的关键参数。目前,大多数岩土体抗剪强度反分析法都只围绕着边坡工程的某一阶段进行分析。为了更加贴合实际边坡发育的动态变化,提出一种新方法。考虑边坡不同演化阶段的岩土体抗剪强度参数反分析是一种基于极限平衡方法,对自然坡、开挖边坡、失稳边坡这三个过程进行了全工程周期反分析,结合边坡稳定性分析的前提条件,并通过对两个工程实例的分析得到了岩土体抗剪强度在不同阶段的衰减规律。利用极限平衡软件进行计算验证了方法的有效性,符合实际情况,同时工程开挖会对边坡稳定性参数造成严重的不利影响。