混凝土面板堆石坝变形预测及反分析的神经网络方法

论文题目: 混凝土面板堆石坝变形预测及反分析的神经网络方法

论文类型: 博士论文

论文专业: 水利水电工程

作者: 夏富洲

导师: 袁宏源,王长德

关键词: 面板堆石坝,坝体最大沉降变形,面板最大挠度,邓肯模型,反分析,变形分解,神经网络方法,回归分析

文献来源: 武汉大学

发表年度: 2005

论文摘要: 面板堆石坝的发展进程可划分为四个阶段,即1870～1940年以抛填堆石为特征的早期阶段;1940～1965年从抛填堆石到碾压堆石的过渡阶段;1965～1988年为复苏阶段;1988年以后是作为主要坝型之一的现代阶段。混凝土面板堆石坝由于具有较高的安全性、较好的经济性和较广的适应性,在现代水利水电工程建设中得到迅速发展,成为一种被广泛使用的坝型。 面板堆石坝在中国起步较晚,但起点高、发展快,近20年来已在全国推广应用。正在建设中的水布垭面板堆石坝,坝高233m,是世界上最高的面板堆石坝。目前中国的混凝土面板堆石坝,无论在工程数量和规模上,还是在技术水平上,都处于世界前列。 坝顶沉降、面板的变形、接缝的位移都与坝体变形密切相关,坝体变形过大将会使混凝土面板破裂、接缝张开,导致坝体大量渗漏,影响大坝的正常运行;还会使坝顶沉降过大,导致超高不足,可能产生漫顶溢流,对坝体产生侵蚀,从而导致溃坝发生的可能。因此,坝体变形问题一直是面板堆石坝设计中需要研究解决的主要问题。 目前,工程设计中对坝体最大沉降变形的计算采用的是工程类比法。该法计算坝体最大沉降变形时只考虑坝高和坝体变形模量两个影响因素,并且简单地认为坝体最大沉降变形与坝高的平方成正比,与坝体变形模量成反比。坝址的河谷形态对坝体的变形有较大影响,工程类比法没有考虑河谷形态的影响,此外,坝体变形特性十分复杂,坝体变形是坝高、坝体变形模量、河谷形态等因素的高度非线性函数。因此,工程类比法计算的坝体最大沉降变形与工程原型实测值有时相差很大,不能满足工程设计要求。面板最大挠度计算采用的是伊梅祖米半经验公式,该法与工程类比法一样,只考虑坝高和坝体变形模量两个影响因素,认为蓄水后面板的最大挠度等于坝高的平方除以坝体变形模量,该经验公式计算的结果与工程实测值相差很大。 近年来,面板堆石坝应力应变分析的有限元法发展很快,已有不少的平面和空间有限元计算程序。我国在面板堆石坝有限元分析方面做了很多的研究工作,对高面板堆石坝一般都进行了有限元的分析计算工作。计算模型不断改进和完善;材料计算参数由试验确定到根据实测资料进行反演计算确定,更加接近工程实际;进一步考虑应力路径、蠕变以及雨水对堆石变形特性的影响。目前国内外使用最广的计算模型是邓肯E-B模型,我国在面板堆石坝应力应变分析中也常

论文目录:

摘要

Abstract

引言

第一章 概述

1.1 混凝土面板堆石坝的发展与现状

1.1.1 CFRD的早期阶段(1870～1940)

1.1.2 CFRD的过渡阶段(1940～1965)

1.1.3 CFRD的复苏阶段(1965～1988)

1.1.4 CFRD的现代阶段(1988年以后)

1.1.5 中国CFRD的发展

1.2 现代混凝土面板堆石坝的特点

1.2.1 薄层碾压堆石

1.2.2 滑模浇筑面板混凝土

1.2.3 薄型趾板

1.2.4 级配垫层料

1.3 混凝土面板堆石坝的优点

1.3.1 安全性

1.3.2 经济性

1.3.3 适应性

1.4 混凝土面板堆石坝变形问题研究的意义

1.5 论文研究的主要内容

第二章 人工神经网络概论

2.1 生物神经元与人工神经元

2.1.1 生物神经元

2.1.2 人工神经元

2.2 人工神经网络的概念、模型及学习算法

2.2.1 人工神经网络的基本概念及主要特征

2.2.2 人工神经网络模型

2.2.3 人工神经网络学习算法

2.3 人工神经网络的发展及其应用

2.3.1 人工神经网络的发展

2.3.2 人工神经网络的应用范畴

第三章 混凝土面板堆石坝变形特性及计算方法

3.1 堆石料的工程性质

3.1.1 堆石料的级配特性

3.1.2 堆石料压缩变形性质

3.2 面板堆石坝的变形特性

3.2.1 堆石体产生变形的原因

3.2.2 影响堆石坝变形的因素

3.2.3 堆石坝的沉降变形性态

3.2.4 面板的挠曲变形性态

3.2.5 周边缝的变位性态

3.3 面板堆石坝变形的计算方法

3.3.1 工程类比法

3.3.2 有限单元法

3.3.3 统计分析法

3.3.4 简捷分析法

第四章 面板堆石坝变形分析的神经网络方法

4.1 BP网络模型

4.1.1 经典BP算法

4.1.2 BP网络学习公式推导

4.1.3 网络模型存在的问题及分析

4.1.4 BP网络模型的改进

4.2 BP网络在面板堆石坝变形分析中的应用

4.2.1 坝体最大沉降值预测

4.2.2 蓄水后面板最大挠度预测

4.3 本章小结

4.3.1 课题研究的意义及工程应用

4.3.2 结论及体会

第五章 面板堆石坝反分析的神经网络方法

5.1 概述

5.2 邓肯E-B模型

5.2.1 模型假定

5.2.2 切线模量

5.2.3 起始模量E_i

5.2.4 体积模量

5.2.5 弹性矩阵

5.3 实测变形量的分解

5.3.1 变形分解模型

5.3.2 实测变形量的分解

5.4 坝体材料参数反分析的神经网络方法

5.4.1 反演参数的确定

5.4.2 材料参数反分析的神经网络模型

5.4.3 网络训练样本

5.4.4 材料参数反演

5.5 本章小结

5.5.1 课题研究的意义及工程应用

5.5.2 结论及体会

第六章 结束语

6.1 全文总结

6.2 展望

参考文献

致谢

攻博期间发表的论文及获奖情况

发布时间: 2006-03-27

参考文献

• [1].河谷形状对面板堆石坝应力变形特性影响的量化方法研究[D]. 杨超.西安理工大学2018
• [2].混凝土面板堆石坝结构分析与优化设计研究[D]. 蔡新.河海大学2005
• [3].面板堆石坝应力变形特性研究[D]. 徐泽平.中国水利水电科学研究院2005
• [4].基于信息流的面板堆石坝施工进度与质量控制理论方法及应用[D]. 王瑞.天津大学2015
• [5].面板堆石坝地震反应加速度分布规律研究[D]. 周晖.大连理工大学2010
• [6].汶川地震紫坪铺面板堆石坝震害分析及面板抗震对策研究[D]. 周扬.大连理工大学2012
• [7].基于实时监控的面板堆石坝施工工期—质量—成本综合优化研究[D]. 张念木.天津大学2014
• [8].超高面板堆石坝监测信息管理与安全评价理论方法研究[D]. 张宗亮.天津大学2008
• [9].混凝土面板堆石坝流变研究[D]. 方维凤.河海大学2003
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相关论文

• [1].溢流混凝土面板堆石坝结构设计研究[D]. 拉德曼(Radman Ali).河海大学2002
• [2].面板堆石坝安全监测关联管理系统研究[D]. 张社荣.天津大学2004
• [3].大坝安全监测资料正反分析的智能软计算方法及其应用[D]. 郄志红.天津大学2005
• [4].混凝土面板堆石坝温度应力与干缩应力及渗流特性研究[D]. 王瑞骏.西安理工大学2006

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