基于大坝地震响应的参数反演方法研究

确定合理的参数是对基于大坝的地震响应进行正确分析的前提,利用反分析理论,探讨了大坝的力学参数确定方法。建立了地震荷载响应下的位移统计模型,推导出改进的目标函数形式,并结合遗传算法,以某大坝为例建立有限元模型,编制计算程序,对系统的力学参数进行优化反演,求出待定参数,进行对比验证。结果表明,反演所得参数准确,说明该方法合理可行,对分析大坝性态有重要参考价值。     

基于改进鲸鱼优化算法的重力坝变形参数反演

针对利用位移实测资料对大坝坝体和基岩的变形力学参数进行优化反演时存在效率低、精度差等问题,通过对鲸鱼优化算法进行并行化改进,并引入权重因子,结合有限元计算,提出一种基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法。利用该方法对某混凝土重力坝坝体和基岩弹性模量进行反演,并与粒子群算法的反演结果进行比较。结果表明:在相同迭代次数的情况下,改进的鲸鱼优化算法比粒子群算法耗时更少,且反演得到的坝体、基岩力学参数比粒子群算法得到的更为准确。表明利用多核处理器对该方法进行并行计算,可大幅度缩短计算时间。基于改进鲸鱼优化算法的力学参数反演方法具有搜索能力强、收敛速度快和精度高等特点,合理可行,可推广应用于混凝土拱坝等其他坝型的力学参数反演。     

基于改进目标函数的多参数优化反演方法

优化反演方法在工程反演计算过程中，需要进行反复的正演计算，导致效率非常低。本文提出了目标函数的改进形式，并完成了改进形式的计算求解推导，大大减少了优化反演算法的正演算次数，提高了计算效率。在此基础上，与传统遗传算法相结合，开发了线弹性多参数优化反演计算程序。以小湾水电站为工程实例，反演了施工期坝基分区综合变形模量。结果表明，所提出的改进方法克服了传统遗传算法需要大量正演计算的固有瓶颈，极大地提高了反演计算效率，且计算精度可靠。改进后的目标函数同样可以与其它优化算法相结合开发相应的改进优化反演程序。     

改进布谷鸟算法在大坝弹性模量反演中的应用

反分析可以得到大坝的真实材料参数,为工程设计提供借鉴,近年来,人工智能理论逐步应用于观测资料反演领域。利用粒子群算法的学习机制,对布谷鸟算法求解过程进行优化,将大坝和坝基弹性模量作为算法的待解值,以位移差值的平方和作为目标函数建立目标优化问题。将二维有限元模型的位移计算值作为标准值,对比分析改进布谷鸟算法和布谷鸟算法在参数反演中的表现。分析结果表明,相同计算条件下,改进布谷鸟算法收敛更快、误差更小、计算性能更优。     

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。     

基于粒子群算法的大坝力学参数反演

粒子群算法是一种集群优化算法,结合通用的商业有限元软件MSC.Marc.利用其与FORTRAN语言的接口,编写了基于MSC.Marc的物理力学参数的粒子群算法反演程序.结合陈村大坝的实测资料,利用该方法反演了大坝坝体弹性模量.算例表明,采用粒子群算法和MSC.Marc反演大坝坝体的物理力学参数是可行的.     

拱坝在线快速结构分析平台研究与应用

对拱坝在线快速结构分析平台进行了研究。首先,基于改进遗传算法和三维有限元法建立拱坝结构快速正反分析计算方法;其次,依托通用软件开发拱坝正反结构分析计算工具,并基于云计算平台利用Web集成技术建立拱坝在线快速结构分析平台;最后,以某特高拱坝为算例进行拱坝结构性态正反分析。研究成果表明,拱坝在线快速结构分析平台能够简便、快速、准确地分析拱坝结构性态,实现拱坝结构性态的评估、预测和诊断,有望成为大坝在线安全监控和运行安全管理的辅助决策工具。     

反演综合变形模量的改进目标函数方法

优化反演方法在工程反演计算过程中,需要进行反复的正演计算,对于单次正演计算规模较大的情况势必将耗费大量机时,导致效率非常低,因此有必要对其进行改进。分析引起正演计算的根本原因,并从目标函数入手,提出了相应的改进形式,完成了改进形式计算求解推导,然后与传统遗传算法相结合,开发了综合变形模量的优化反演程序。将改进后的方法应用于小湾水电站工程,反演了施工期坝基综合变形模量。结果表明,所提出的改进方法,克服了传统遗传算法需要大量正演计算的固有瓶颈,极大地提高了反演计算效率,而且精度有保证。     

基于ANSYS的大伙房水库土坝渗透系数反演

根据温度场和渗流场的相似性,利用有限元分析软件ANSYS的热分析功能计算土石坝渗流问题。通过AN-SYS的优化设计功能,建立了基于ANSYS的渗透系数反演模型,反演得到更符合大伙房水库大坝实际工况的渗透系数,利用该渗透系数进行渗流数值计算,通过对计算值与实测值的对比表明,有限元计算值与实测值相对误差较小,拟合结果能够满足精度要求。说明所求得的渗透系数比较合理,可以用于渗流数值计算。     

RCC坝力学参数反演不唯一性概率统计分析方法探讨

由于室内试验确定的混凝土坝力学参数与实际参数存在较大差异,目前混凝土坝工程上常基于实测变形采用优化算法或仿生算法反演获得混凝土坝力学参数,然而多参数反演不唯一性问题尚未解决。针对反分析不唯一性问题,考虑到大坝混凝土弹性模量和强度之间密切相关,基于大坝混凝土强度标准值的定义方法,建议基于实测变形进行多次力学参数反演,然后对反演结果进行概率统计分析获得概率分布函数,依据80%保证率确定反演参数。结合高寒地区某碾压混凝土(RCC)坝实测变形,验证了本文提出的反演参数不唯一性概率统计分析方法。分析表明该方法可以获得相对稳定的坝体及坝基力学参数反演值,可为高寒地区碾压混凝土坝安全性态评估提供参考。     

高拱坝参数反演的Jaya-高斯过程回归模型

为了提高高拱坝物理力学参数反演的精度及效率,将Jaya智能优化方法与高斯过程机器学习理论引入大坝安全监控领域,提出了基于Jaya-高斯过程回归代理模型的拱坝参数反演分析方法。采用高斯过程回归代理模型代替传统的有限元计算,并利用3种智能优化算法进行参数寻优。结果表明:Jaya算法相比于PSO算法、GWO算法,不仅反演精度高、收敛速度快,且具有很好的稳定性;所提出反分析策略在反演用时方面比直接调用有限元计算的反分析方法节省80%以上。本文方法不仅能够满足计算精度要求,且大大缩减了计算时间,为高拱坝物理力学参数反演分析提供了一种高效的方法。     

基于ObjectARX的公路隧道衬砌结构计算

本文基于AutoOAD二次开发工具ObjectARX，利用面向对象有限元程序方法，开发了公路隧道衬砌结构计算程序。该程序以AutocAD平台作为前、后处理工具，实现了交互式有限元计算分析功能。最后，与ANSYS软件计算结果作了比较，验证了程序结果的可靠性。实践证明，在AutoCAD平台上开发有限元计算程序可以提高了设计效率。     

基于连续蚁群算法和小波支持向量机的位移反分析

提出一种基于连续蚁群算法和小波支持向量机的位移反分析模型。一方面利用具有良好时域、频域分辨能力和非线性学习功能的小波支持向量机建立反演参数和位移之间的非线性关系,避免了大量的数值计算,提高了预测精度;另一方面利用全局优化的连续蚁群算法代替传统的优化算法,避免优化过程中目标函数陷入局部最优,提高了反演的精度。应用该模型对三峡工程永久船闸高边坡4种介质弹性模量进行位移反分析,并利用反演所得参数进行监测点位移预测,计算值与监测值吻合较好,表明该方法适合解决具有非线性和不确定特性的岩土工程问题,在位移反分析中具有良好的实际应用价值。     

基于ANSYS的大体积混凝土温度场计算程序开发

目前大多温度场计算程序均存在一定的缺陷,基于ANSYS的完备前处理功能、强大求解器、方便后处理和良好开放性等优点,提出在ANSYS平台的基础上开发出适用性更强的计算大体积混凝土结构温度场的仿真程序,并对此进行了论证.利用开发出来的温度场计算程序,根据坝体碾压混凝土实际浇筑进度及热力学参数对其进行仿真计算,并将计算成果与...     

双沟水电站面板堆石坝变形反演分析

利用反演预测模型,结合混凝土面板堆石坝原型观测资料,对大坝填筑料的邓肯E-B模型参数进行反演分析,并用反演所得的坝体材料参数及其实际填筑过程进行有限元计算,得到坝体及面板的变形值;利用模型对水库蓄水三年后的变形值进行计算;根据实际监测结果与计算值进行对比,证明了有限元计算结果的合理性。     

基于大坝安全监测资料的物理力学参数反演

本文介绍了采用实数编码遗传算法反演物理力学参数的基本步骤，然后结合通用的商业有限元软件MSC.Mar，并利用其与FORTRAN语言的接口，编写了基于MSC.Marc的物理力学参数的遗传算法反演程序。文中结合某重力坝溢流坝段的监测资料，利用该方法反演了大坝坝体弹性模量和坝基变形模量。算例表明，采用遗传算法—MSC.Marc反演大坝坝体及坝基的物理力学参数是可行的。     

基于GRU-WPA法的重力坝地基力学参数反演分析方法

利用位移实测资料对大坝地基力学参数进行反演时,常规反演算法存在收敛速度慢、精度差等问题。基于GRU神经网络代理模型和狼群算法,提出了一种新的反演方法GRU-WPA法,该方法在保证计算精度情况下能提高计算效率。将此方法应用于某碾压重力坝工程中的地基力学参数的反演,以典型断面中测点的观测数据为依据,反演分析寻优得到地基弹性模量,同时将反演弹性模量的有限元计算位移与实测位移相比较以分析精度,并与常规粒子群算法的反演分析结果进行对比。计算结果表明,GRU-WPA法计算速度更快,反演弹性模量有限元计算位移与实际位移的整体误差更小,表明GRU-WPA法在大坝地基力学参数反演分析中具有良好应用效果。     

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。     

双沟水电站面板堆石坝反演计算分析

本文利用免疫遗传算法,结合双沟水电站面板堆石坝原型观测资料,对大坝填筑料的邓肯E-B模型参数进行反演分析,并用反演所得的坝体材料参数及坝体实际填筑过程进行有限元计算,根据计算成果分析大坝变形与应力极值分布的合理性.     

改进粒子群算法在大坝力学参数分区反演中的应用

为反演大坝的力学参数,需克服粒子群算法不能保证收敛到全局最优解的缺点,本文应用了一种新的粒子群算法:采用了拉伸目标函数法、Metropolis算法和自适应权重。同时将上述改进算法同量子粒子群算法和灾变粒子群算法进行了比较,将实际反演结果同超声波检测和常规基于混合模型的反演结果进行了比较,解释了常规反演结果偏小的原因。工程实例表明,改进算法具有计算量小、全局收敛性能高的特点,与灾变粒子群算法和量子粒子群算法性能相当。