课题基金 / 基金详情

软基水闸底板脱空机理及其动力学诊断方法研究

批准号:
52079061
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
李火坤
依托单位:
学科分类:
水力学与河流动力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李火坤

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
底板脱空是软基水闸最为常见的一种病害,由于对软基水闸底板脱空机理的认识不足,国内已出现多起因底板脱空导致的水闸整体坍塌事故。目前传统的无损检测方法难以在水下探测底板脱空,且不具实时性,其应用还存在一定局限,仍需研究新的软基水闸底板脱空诊断方法。针对上述问题,本项目以出现底板脱空的软基水闸实际工程为依托,采用理论分析、模型试验、数值模拟及原型测试相结合的研究手段,研究软基水闸底板脱空机理及脱空范围的参数化数学模型,阐明底板脱空形成的内、外在机制,并对脱空范围进行数学意义上的描述;研究不同软基物理特性及底板脱空对水闸整体动力特性的影响,拟定底板脱空诊断的动力学敏感特征量;研究软基水闸底板脱空动力诊断方法,构建反映底板脱空参数与模态参数之间非线性映射关系的数学代理模型,建立基于动力学敏感特征量的底板脱空诊断最优化数学模型,实现底板脱空的动力诊断;研究成果可为水闸现场实时安全检测提供一种新的方法。
英文摘要
The void of sluice floor is the most common disease of sluice built on the soft foundation. Due to insufficient understanding of the mechanism of sluice floor void on the soft foundation, there have been many sluice collapse accidents caused by the sluice void in China. At present, the traditional non-destructive testing is difficult to effectively detect the sluice floor void under water, and it does not have real-time performance and applicability. It is exceedingly necessary to study a new method for determining the void of the sluice floor on the soft foundation. To solve the above problems, taking the actual project of the soft foundation sluice with floor void as example, the mechanism of the sluice floor void and the parameterized mathematical model are studied based on theoretical analysis, model tests, numerical simulations and prototype testing. The internal and external mechanisms of the sluice floor void are clarified, and the parameterized mathematical model is established to describe its mathematical range. The influence of different soft foundation physical characteristics and the sluice floor void on the overall dynamic characteristics of the sluice is studied, and dynamic sensitive characteristic quantities for diagnosing sluice floor void area are determined. Dynamic diagnosis method for determining the void of sluice floor is studied, and a mathematical model is established to reflect the non-linear mapping relationship between sluice floor void parameters and modal parameters. Based on dynamic sensitive feature quantities, an optimization mathematical model of sluice floor void diagnosis is established to realize dynamic diagnosis of the sluice floor void. The research results can provide a new method for real-time safety detection of sluice.
软基水闸在复杂运行条件下易发生底板脱空病害,如未得到及时有效的处置将会导致水闸坍塌等灾难性事故。对软基水闸进行脱空检测并及时展开针对性的修复是避免此类事故的有效手段,而目前传统的无损检测方法应用还存在一定局限,亟需研究新的软基水闸底板脱空诊断方法和检测新技术。. 针对上述问题,本项目以出现底板脱空的软基水闸实际工程为依托,采用理论分析、模型试验、数值模拟及原型测试相结合的研究手段,主要开展软基水闸底板脱空机理及脱空范围的参数化数学模型、软基水闸底板脱空诊断的动力学敏感特征量、软基水闸底板脱空动力诊断方法等三个方面的研究,取得了以下成果:(1)阐明了软基水闸底板脱空的机理和分布规律,明确了软基水闸的脱空模式,建立了描述脱空范围的多参数数学模型,提出了软基水闸底板脱空有限元模拟方法,探明了底板脱空对软基水闸整体结构模态参数的影响;(2)明确了以频率和振型组合以及模态柔度作为软基水闸底板脱空识别的动力学敏感特征量,提出了兼具模态独立性及损伤可识别性的模态柔度-有效独立性传感器优化布置方法和基于改进变分模态分解算法的软基水闸振动信号降噪技术,创新了基于奇异熵定阶的随机子空间的模态识别方法,提升了动力学敏感特征量的提取精度;(3)基于多项式及高斯过程回归机器学习建立了表征水闸脱空参数与动力学敏感特征量非线性数学关系的最优数学代理模型,构建了软基水闸底板脱空范围识别的最优化数学模型,提出了基于动力学反演的软基水闸底板无损脱空检测方法,并进行了室内模型验证和工程实际应用检验,验证了所提方法的可行性与有效性,弥补了现有检测方法的不足,为软基水闸的底板脱空诊断提供了一种新的无损动态检测方法。成果共发表论文16篇(SCI/EI收录12篇),出版专著1部;获江西省科技进步二等奖1项(排名1);授权发明专利2件,登记软著7件;主编行业学会团体标准1部,入选部委及行业学会成果推广清单(指南)2项,培养研究生10名。
基于原型实测响应的泄流结构振动反演与疲劳安全控制指标研究
  • 批准号:
    51879126
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    李火坤
  • 依托单位:
高速泄洪水流诱发泄流结构“拍振”的机理及振动危害评估方法研究
  • 批准号:
    51469015
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    48.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    李火坤
  • 依托单位:
基于多源信息融合的坝体泄水建筑物运行性态监测与安全评判方法研究
  • 批准号:
    51269019
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李火坤
  • 依托单位:
基于泄流激励的结构模态参数识别方法与泄流结构损伤诊断研究
  • 批准号:
    50909049
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    李火坤
  • 依托单位:
国内基金
海外基金