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一种适用于拱坝结构的振测传感器优化布置方法

更新时间：2009-03-28

拱坝结构工作时水下部分无法布置传感器，可能会造成结构振动信息的不全面。为了尽可能得到全面详尽的拱坝结构泄流振动信息，结合拱坝在平面上为一系列拱圈和纵剖面上为悬臂梁的结构特点，在有效独立法的基础上引入平均加速度幅值指标，提出平均加速幅值—变形比的优化方法。

1.基本理论

Kammer提出了有效独立法(EI法)，是目前在大型建筑物中应用较为广泛的一种传感器优化布置方法。

 

式中：Ms为传感器的输信息；

中国在城市化建设过程中，在城市配电网中敷设了大量交联聚乙烯(XLPE)电缆。然而由于早期敷设的电缆制造工艺落后，并且由于敷设过程中存在不规范操作等，在电缆绝缘层中不可避免地存在一些微观的缺陷，如微孔、裂缝等。当环境中的水分侵入电缆绝缘层后，在绝缘中的微观缺陷处将形成应力集中区，在电压长期作用下容易在缺陷部位引发水树[1-6]，甚至电树(过电压作用)，并导致电缆发生击穿事故[7-8]。由于中国幅员辽阔，东北、西北等局部地区的冬季平均气温接近甚至低于0 ℃。此外，由于负荷波动等原因，电缆绝缘将受到低温的作用，在低温条件下的水树生长特征值得研究。

Φ为测得的n×m阶模态矩阵；

q为目标模态坐标向量；

加载过程中，各级荷载作用下加固梁的裂缝宽度较损伤梁的裂缝要小。随着荷载的增加，裂缝逐渐由板底向两侧延伸，梁体两侧裂缝分布较为对称。为描述钢丝绳加固对荷载裂缝的抑制作用，选取加载过程中的最大裂缝进行分析，如图7所示。

n为自由度数；m为模态阶数；

阿里的母亲蓦然倒在店子门口。她运货回来，刚想换件干净衣服，忽觉天旋地转，一口气提不上来。她的丈夫就在眼前，她想叫他，嘴里却吐出一声：“阿——里!”随后，人便歪倒。等老巴反应过来，她已躺在地上人事不知。

 

由功的互等定理可知：第一状态外力在第二状态位移上所做的功W12等于第二状态外力在第一状态位移上所做的 功 W21，即 W12=W21。 同 理 ：F1Δ12=F2Δ21，若 F1=F2，则 Δ12=Δ21。Δ12与 Δ22均为 F2引起的位移，所以可知 Δ22＞Δ12,那么Δ22＞Δ21,把此关系式反应到结构变形程度上就是：当悬臂梁上不同位置的点具有相同的位移值时，悬臂梁的变形程度是不同的，变形越大反映到结构中就表明越容易破坏，据此提出平均加速幅值—变形比法（AAA—DR）。

2.改进理论

有效独立—平均加速度幅值法（EI—AAA）将有效独立法与平均加速度幅值法结合起来。

ϕi为第i阶模态振型向量。

该双曲拱坝建基面高程2210.0m，坝顶高程2460.0m。拱冠处最大底宽49.0m。混凝土动弹模为33GPa，泊松比为0.167。地基为无质量弹性地基，动弹性模量取22GPa，泊松比取0.250。

 

E为幂等矩阵，其对角线上第i个元素Eii表示第i个自由度对模态矩阵线性无关的贡献。

采用SPSS 21.0软件对数据进行分析处理，自我效能及生存质量评分为计量资料，以（均数±标准差）表示，采用t检验；计数资料以（n，%）表示，采用χ2检验，以P＜0.05表示差异具有统计学意义。

3.算例分析及优化结果

EI—AAA具体计算公式如下：

3.1 模态分析

大型水工建筑物的低阶模态具有较大的振型参与系数，所以选取前5阶模态作为目标模态。

3.2 传感器优化布置方案及优化结果

选用 EI法、AAA—DR 法和 EI—AAA法进行传感器的优化布置方案比选，最终得到优化结果见下表。

4.结论

拱坝作为一种特殊的空间壳体结构，考虑拱梁的共同作用，提出一种能够同时满足所选测点模态独立性和保证测点应变能的拱坝传感器优化布置方法：平均加速度幅值—变形比法。

运用ANSYS进行仿真实验，将AAA—DR法、EI—AAA法和EI法应用到拱坝结构的传感器优化布置中，分别得到传感器数目为30个时的布置方案；运用4种评价准则对3种布置方案进行评价。仿真结果显示，AAA—DR方法更优，能够更全面的反应拱坝结构的振动信息，是一种可行的拱坝传感器优化布置方法。□

患者右骶棘肌紧张，腰椎MRI示L4 ～ S1区域增粗变宽的右骶棘肌无信号异常，排除损伤可能。MRI异常影像结合临床症状，分析疼痛原因如下。

 

不同方法的评价指标对比

  

方法EI AAA—DR EI—AAA评价指标MAC矩阵非对角线最大值MAC矩阵非对角线平均值抗噪声性能准则最大奇异值比总位移值2.57E01 2.51E-01 1.56E-01 9.67 1.310 6.10E-02 4.37E-02 3.19E-01 6.67 1.429 6.24E-02 4.48E-02 3.02E-01 6.86 1.416

 
刘晓亮
《河北水利》 2018年第03期
《河北水利》2018年第03期文献

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