基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析與安全評價研究(1)

1、分類號：密級：UDC：學號：406027113083南昌大學碩士研究生學位論文基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析基于粒子群優(yōu)化算法的泄洪閘閘墩振動反分析與安全評價研究與安全評價研究StudyonSluiceGatePierVibrationAntianalysisBasedonParticleSwarmOptimizationVibrationSafetyEvaluation司丹陽培養(yǎng)單位（院、系）：建筑工程學院水利工程系指導教師

2、姓名、職稱：李火坤副教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：水利工程論文答辯日期：2016年5月27日答辯委員會主席：評閱人：2016年月日摘要I摘要高速下泄水流攜帶巨大能量沖擊泄洪建筑物，誘發(fā)建筑物強烈振動致使結構產(chǎn)生疲勞破壞，嚴重威脅樞紐工程的安全性能。水流誘發(fā)結構破壞主要是由于水動力荷載引起的并導致結構動應力或動位移超出振動安全標準。因此，針對泄洪建筑物的安全評價工作不僅要掌握流激振動的產(chǎn)生機制，還要獲取結構的整體振動響應。水工

3、建筑物的工作環(huán)境比較復雜，正常運行中針對建筑物的測試只能獲取水上結構有限測點的振動響應值，很難測得建筑物水下部分的振動響應。根據(jù)原型觀測有限個測點的振動響應信息反演結構整體振動特性，進而評價結構的安全性能具有重要工程意義。為此，本文開展以下工作：（1）基于粒子群優(yōu)化算法的流激振動反分析數(shù)值模擬驗證。以導墻為例，建立導墻三維有限元模型，以一典型水動力荷載作為外部輸入，進行結構振動響應瞬態(tài)分析，提取相應測點的動位移響應作為計算值，便于與振動

4、響應反演值比較。基于反分析理論反演導墻動水荷載，引入粒子群智能算法優(yōu)化荷載識別結果；根據(jù)反演的荷載進行正分析，得到導墻振動響應均方根。驗證結果表明：導墻相應測點的動位移反演值與瞬態(tài)分析計算值的誤差均在5%以內(nèi)，反演結果與計算結果基本相符。粒子群算法荷載反演誤差為1.41%，最小二乘法荷載反演誤差為3.15%，說明了粒子群算法的優(yōu)越性。（2）基于現(xiàn)場實測振動響應的某泄洪閘閘墩振動響應反演。對某泄洪閘樞紐工程開展了原型觀測，提取六種典型工況

5、下測點的動位移響應值。建立泄洪閘三維有限元模型提取結構特性信息，結合原型觀測已知位移條件，運用反分析理論反演六種工況下的等效荷載，基于粒子群算法提高振源識別精度?；谡治龊湍B(tài)疊加方法推求結構整體振動響應值。反演結果表明：結構反分析振動響應計算值與原型觀測實測值擬合度較高，說明了反分析方法的正確性。綜合六種工況，得到結構振動響應（動位移和動應力）的變化規(guī)律以及動位移與動應力響應的最大值，為后續(xù)針對泄洪閘的安全評價工作奠定基礎。（3）泄