静动结合的高拱坝健康性态监测和诊断方法研究

All of high arch dam works with some damage(cracks) in some degree.Crack effects on high arch dam integrity and stiffness. And at the present time the monitoring and assessment method of the integrity and inter crack damage for high arch dam have their limitation. The integrity and stiffness of arch-dam structure is close related to dam dynamic response. So the health monitoring and diagnoses for high arch dam from both static and dynamic response data will enhance the efficiency and sufficiency of arch dam safety assessment. Based on theoretical analysis and model experiment, taking advantage of fiber high-speed measurement, combined with the strong earthquake records and traditional dam safety monitoring method, the relationship between arch-dam health status and its dynamic response is discussed. The safety monitoring model for arch dam is present using seismic response data. Thereby a new safety assessment theory for high arch dam is established fusing the static and dynamic observation data.the evolution process of arch dam crack damage would be obtained from the static and dynamic observation. the integrity and ultimate bearing capacity of high concrete arch dam with cracks is analysed. Multilayer safety assessment model of whole arch dam is established using the information fusing from both static and dynamic response data of arch dam.

高拱坝不同程度地存在裂缝损伤，损伤对高拱坝整体安全的影响如何，目前的监测方法在监控高拱坝内部裂缝损伤和整体健康状态方面存在盲区。动力响应信息对高拱坝的损伤演化、刚度和整体性能的变化更具敏感性。从静动两个角度对高拱坝的裂缝损伤情况和结构整体性态进行监测和健康诊断可以弥补现有方法的不足。项目利用光纤传感的高速测量优势，结合常规静动力监测方法，开展静动结合的高拱坝健康性态监测和诊断方法的研究，揭示动力响应信息特征与高拱坝健康状态的关系规律，建立高拱坝健康状态动力响应监测资料监控模型，提出基于动力响应信息的高拱坝健康状态评价理论方法，分析动力环境下高拱坝监测信息和传统静力监测信息的关系，建立拱坝健康状态的静动力信息融合分析方法，揭示高拱坝局部损伤的量变到质变的静动力信息变化过程，建立高拱坝整体安全度和承载能力的静动监测信息综合评价理论。

高拱坝不同程度地存在裂缝损伤，损伤对高拱坝整体安全的影响如何，目前的监测方法在监控高拱坝内部裂缝损伤和整体健康状态方面存在盲区。动力响应信息对高拱坝的损伤演化、刚度和整体性能的变化更具敏感性。从静动两个角度对高拱坝的裂缝损伤情况和结构整体性态进行监测和健康诊断可以弥补现有方法的不足。项目通过理论分析、数值模拟和模型试验，开展了静动力环境的高拱坝健康性态的监测方法、信息融合分析评价、损伤累积演变和整体安全度与承载能力研究，提出了高拱坝空间随机多裂缝分布式光纤监测方法，揭示了分布式光纤和传统应变测值的关系，提出了高拱坝局部损伤的光纤监测理论和加速度传感器优化布置的混合算法，建立了基于逆向工程理论的拱坝安全监测测点优化布置方法和基于熵与相关性的静动力环境拱坝安全状态融合监测方法，为混凝土拱坝安全运行提供了新的技术方案，实现了混凝土坝局部裂缝损伤和整体性态变化的监测。同时，提出了动力响应监测信息重构与基本特征提取理论，揭示了动力响应信息特征与高拱坝健康状态的关系规律，建立了高拱坝静动力监测信息的融合体系和融合模型，提出了从局部到整体的全方位静动力监测信息融合评估理论和方法，为从局部到整体有效评价大坝安全状态提供了理论支撑，弥补了目前常用方法的不足。提出了基于动力响应信息的高拱坝健康状态诊断方法，建立了基于静动力监测信息高拱坝安全监控模型，为及时评价地震等动荷载对大坝结构造成损伤提供了基本理论和方法，填补了目前地震等动荷载监测资料分析空白，对及时评价我国地震高烈度区大坝健康状态具有重要的现实意义。针对目前大坝的安全状态评价总体上属于定性评价现状，提出了基于光纤监测信息的高拱坝局部损伤和整体安全评价方法，建立了基于静动力信息融合的高拱坝损伤的综合评价模型，提出了一套基于静动力监测信息的高拱坝整体安全度和承载能力综合评价理论和方法，实现了在役运行混凝土拱坝安全状态的量化评价。