应用非线性科学方法研究混凝土坝裂缝的理论基础初探

在分析混凝土坝裂缝非线性特征的基础上，对分形理论、混沌动力学、小波神经网络和突变理论在混凝土大坝裂缝研究中的应用进行了初步探讨，指出了需要研究的问题，为进一步应用非线性方法研究混凝土坝的裂缝奠定了基础。     

棉花滩碾压混凝土重力坝裂缝计阶跃函数监控模型

针对混凝土重力坝监测效应量监测裂缝开合度过程线会出现突变问题，以棉花滩混凝土重力坝的裂缝开合度监测数据处理突变点为例，采用计算机删除突变点、识别跃变点并适当引入阶跃函数构建新的统计模型进行逐步回归分析，并对比分析常规模型与带有阶跃函数的模型的模拟结果，验证带有阶跃函数统计模型的优越性。结果表明，该方法拟合精度较高、效果良好，可用于解决类似工程问题。     

基于小波分析与突变量法的故障录波突变时刻检测方法

提出了一种基于小波分析与突变量法相结合的故障线路录波突变时刻的实用检测方法。通过使用db4小波对故障录波数据进行变换,检测出可疑的奇异点集,然后通过计算可疑奇异点后的前后基波有效值,利用突变量法确定突变点。经过验证可知,这两种方法相结合能够较精确、快速地定位到故障特征时刻,为进一步利用故障录波时序信息进行故障诊断提供了技术支持,具有很强的实用性。     

基于突变理论的列车脱轨机理研究

基于突变理论,综合考虑影响列车脱轨的两个因素——脱轨系数和冲角,建立了列车脱轨事故尖点突变模型.结合该模型,讨论了尖点突变发生的两种情形,通过突变模型的分叉集给出了列车脱轨的危险区域.通过simpack软件,建立车辆动力学模型,验证了该方法的有效性.仿真计算表明:随着冲角的增大,危险区域变大,脱轨的危险性增大；减小冲角,从而减小危险区域,有利于预防列车脱轨.     

基于Mann-Kendall法的汉江上游水沙趋势分析

为了解汉江上游水沙变化趋势以指导水利工程规划建设,利用汉江洋县水文站1956~2008年还原后的天然年径流和年输沙量序列,采用非参数检验Mann-Kendall法,分析了汉江洋县水文站天然径流和输沙量的年际年内变化趋势和发生突变的年份,以及引起天然水沙序列变化的主要影响因素。分析结果表明,1990年代以后,汉江上游的径流和输沙量发生减小突变,且减小趋势显著;径流量突变发生在1993年,突变前后偏小的幅度为40%;泥沙量突变发生在1990年,突变前后偏小的幅度为85%。研究结果为流域的防洪治理、河道整治、水资源规划等提供了科学依据。     

基于中位数突变检验方法的西部地区年降雨突变分析

受气候变化和人类活动的影响,极端天气事件频发,使得以均值为代表的突变检验可能失效,因此基于中位数理论,将中位数检验方法作为一种新方法扩充入突变检验方法体系中,利用其他突变检验方法对资料系列进行检验,并以乌鲁木齐站、阿勒泰站等我国西部地区四个气象站1951~2015年降水资料系列为例,验证了在极端值存在情况下中位数检验是一种较好的检验方法。     

古田溪四级大坝坝顶垂直位移测值的疑点分析

利用时空分布评判准则，对古田溪四级大坝坝顶垂直位移测值的疑点进行了判别，并采用基于突变模式的混合模型，分离各主要影响因素的效应量，由此综合分析了疑点的物理成因。     

基于突变论的地铁车厢火灾中轰燃条件分析

以地铁一节车厢为研究对象,先分析地铁车厢内部的通风情况,假设其内部起火,对热烟气层建立能量守恒方程,对其无量纲化,并进行同胚微分,得到燕尾突变的势函数,并画出二维空间的突变分岔集．先根据计算数据判断是否处于系统突跳范围内,如果处于突变工况,再利用势函数的定性曲线和微商图得出系统不稳定点,从而计算出轰燃发生时热烟气层的温度,揭示了该系统具有燕尾突变的机理．     

大气温度突变对土壤温度场的影响研究

建立了有大气温度突变情况下的土壤温度场的数学模型,推导出受气温突变影响的土壤温度场解析解,分析了气温突变时各种因素对土壤温度场的影响程度,并与实测数据进行了对比分析,验证了模型及求解方法。     

基于人工鱼群算法的燃气轮机负载突变时的PID参数寻优

PID控制中各参数对控制效果作用不同,为了应对燃气轮机负载突变的复杂情况,工程实践中对PID参数的优化至关重要。应用人工鱼群算法对燃气轮机负载突变的PID参数寻优进行了研究。在人工鱼群算法的基础上对燃气轮机负载突变0.1工况的多种情况进行了仿真实验。仿真结果表明：在负载突变0.1工况的定转速控制模式下,利用人工鱼群算法寻优获得的PID参数的控制效果在过渡时间、衰减比等多方面优于通过Z-N临界法计算得到的PID参数所达到的性能指标;通过人工鱼群算法寻优获得的有限组PID参数,可以通过插值的方式得到其他工况满足控制要求的PID参数。     

连拱坝垛尾缝的成因及控制

以梅山连坝为例,对作用在连拱坝上的主要荷载效应进行了分析,并采用薄层单元有限元分析法,对连拱坝垛尾缝物理成因进行了量化研究,由此提出了馈控裂缝的控制荷载。     

基于多边形比例边界有限元的重力坝地震断裂模拟

针对地震条件下重力坝中裂纹的稳定性,基于多边形比例边界有限元法(Polygon SBFEM)提出了一种重力坝地震开裂过程模拟的数值模型。该模型中SBFEM兼具边界元和有限元两种方法的优点,而多边形比例边界单元和局部网格重剖分技术的引入使得对裂纹扩展过程的模拟更加灵活、便捷。对Koyna大坝的地震断裂过程模拟结果与试验及文献的分析结果一致,说明该方法为混凝土坝地震断裂数值分析提供了新途径。     

古田溪三级大坝垂直位移"突变"分析

根据古田溪三级大坝的地质和结构特性，通过三维有限元计算，建立了含有指示变量的混合模型，并利用分离出的时效分量，得出大坝垂直位移变形两次“突变”疑点分别是由左岸沉陷基点基础不稳定和地震等荷载造成的结论，同时证明含有指示变量的混合模型是分析突变成因行之有效的方法。     

防渗墙裂缝对沥青心墙坝坝基渗流的影响

针对防渗墙在施工和运行过程中可能出现裂缝,高压渗水对坝基渗透稳定性造成影响的问题,以新疆大河沿水库工程为例,应用渗流有限元法,建立坝址区三维有限元模型,研究了防渗墙裂缝型式和裂缝宽度对坝基渗流场的影响,并分析了裂缝出现后土体渗透破坏的范围。计算结果表明,防渗墙完好情况下,坝基渗透稳定满足要求;防渗墙出现裂缝时,坝基土体可能会发生渗透破坏,并且上部横向裂缝比竖向裂缝对坝基渗流场影响更大,同时裂缝宽度也会对坝基渗透破坏范围产生较大影响。     

混凝土拱坝裂缝光纤监测网络的优化

在多成因相互作用下,混凝土拱坝裂缝的出现具有不可避免和随机的特点。为实现对混凝土拱坝裂缝进行全方位、有效的监测,提出了基于瑞利散射优化裂缝分布式光纤监测网络,在分析正交失效混凝土模型试验结果的基础上,得出采用多组交叉平行的组合传感光路监测拱坝裂缝的可行性,并用有限元软件对某拱坝进行应力分析,寻找可能出现裂缝的关键部位和重点部位,提出了优化拱坝裂缝光纤监测网络布设图。     

基于因子分析法的某大坝导流洞堵头处裂缝成因分析

针对传统大坝安全监控中监测效应量与应变量之间相关性不足且应变量间的非线性相关关系问题,通过因子分析法,揭示了裂缝开合度与各影响因素的关系。实例应用表明,因子分析法应用于大坝导流洞堵头的裂缝成因分析中,通过因子载荷阵和因子旋转阵寻找裂缝监测资料的公共因子,确定影响大坝裂缝开合度的主要因素及其影响程度,与实测结果较吻合。     

配筋和填筑顺序对三板溪堆石坝的影响

采用有限元数值分析方法和引入邓肯-张E-B非线性弹性模型，对三板溪堆石坝的坝体变形、施工顺序和面板配筋进行了详细分析，由于坝体次堆石区的填筑料远比主堆石区差，导致下游坝体的水平位移大于上游坝体，最大垂直沉降区域偏向于下游坝体；实际坝体填筑顺序有助于减少坝体向下游的水平位移，加速次堆石区在施工期的沉降，从而减轻坝体沉降对面板的影响；双层配筋方案能大大改善面板的应力应变状态，减少面板的结构性裂缝，同时还能减少面板表面的温度裂缝。     

周边缝对U形河谷拱坝应力位移的影响

针对宽底的U形河谷拱坝坝踵常出现过大拉应力的问题,以某U形河谷拱坝为例,利用ANSYS三维有限元分析软件,通过设立5组不同的计算组合,分析研究了材料非线性、设置不同范围的周边缝对拱坝位移场、应力场及坝体可能存在开裂区的影响。结果表明,设缝后拱冠梁表现出顺河向的平移和倒向上游的转动两种刚体位移趋势,拱冠梁截面上游面的梁向拉应力减小甚至出现压应力,下游压应力也有所减小,周边缝设缝范围的改变对拱坝的应力及坝体可能存在的开裂状况影响不大。     

普定碾压混凝土拱坝可靠度分析

将可靠度理论应用于普定碾压混凝土拱坝，用ＪＣ法和三维随机有限元法，从坝体可靠度、坝体主基联全作用下整体稳定的系统可靠度及拱坝局部开裂可靠度三个方面进行综合论证。     

面板堆石坝面板的裂缝机理分析与防裂措施

面板作为面板堆石坝的挡水结构,在面板堆石坝设计中占有重要地位。混凝土面板裂缝一直是面板设计与施工中的一个难题。针对面板的裂缝问题,对面板结构性裂缝和非结构性裂缝的机理进行了分析,并列举了一些工程上常用的防止面板裂缝的措施。