基于SSM框架的大坝监测数据管理系统设计

针对目前大坝安全监测存在数据不能实时计算分析、展示,长期运行产生的大量数据主要靠人工整编且易出错等问题,结合现代信息化技术手段,以Java作为服务开发语言,设计了基于Spring+SpringMVC+Mybatis(SSM)框架的大坝安全监测数据管理平台,用于大坝监测数据的管理和分析,实现数据采集、存储、查询、计算分析、绘图、生成报表报告、实时监控及远程展示等功能,同时亦为监测仪器管理提供了可视化界面,方便仪器管理。结果表明,基于SSM框架的大坝安全监测数据管理系统实时反馈效果好,操作便捷,数据存取性能好、可视化程度高,便于大坝监测数据的管理与实时分析,为大坝安全运行与决策提供支撑。     

基于web技术的有限元模型和成果可视化方法研究

在水利水电工程设计及运行阶段,经常使用有限元分析方法进行结构受力变形分析。以往多数情况下都是高校或科研单位将有限元分析结果以固定图表的成果形式以研究报告的方式呈现给设计或运管单位,倘若边界条件或材料参数发生变化,设计或运管单位无法实时了解新的计算成果。随着Web技术的发展,使得将有限元模型和分析成果以可视化、交互式的方式向设计及运管人员进行实时呈现成为可能。借用基于WebGL技术封闭的Three.JS框架,实现了拱坝三维有限元网格模型及分析成果在用户浏览器上的可视化呈现,能够让用户通过交互式方式对有限元模型及分析成果进行动态浏览和查看,方便用户全面了解计算成果。该方法为数字孪生水利工程建设提供了计算分析成果在线查询技术,具有广泛的应用价值。     

基于IFOA-GNN的土石坝施工期位移预测模型

有效预测土石坝施工期的位移对大坝安全运行具有重要意义。针对基于智能学习的大坝位移预测模型存在的不足,提出了一种基于改进果蝇算法(IFOA)与灰色神经网络(GNN)相结合的土石坝位移预测模型,即通过改进的果蝇算法迭代调整灰色神经网络的权值和阈值,得到全局最佳的初始化参数,将其结果输入灰色神经网络,并将其应用于某土石坝施工期位移预测。结果表明,该预测模型预测精度高、预测结果稳定,且精度及稳定性均优于灰色神经网络模型(GNN)和果蝇算法与灰色神经网络(FOA-GNN)预测模型。     

基于烟花算法的重力坝坝基模量在线反演分析

针对混凝土坝材料力学参数反演过程中存在寻优性能不高、反演效率低的问题,提出一种基于烟花算法的重力坝坝基模量反演分析的方法,并利用Python语言编制基于烟花算法的在线反演分析系统,将测点的有限元计算的位移值与实测值的残差加权平方和作为目标函数,利用爆炸火花、高斯变异火花和精英选择策略等建立烟花算法模型,在可行域内搜索最优反演参数,再应用Python轻量级框架Flask进行坝基模量反演分析模块开发,最后应用开源可视化库Echarts在Web端展示有限元分析结果信息。实际应用结果表明,烟花算法寻优能力很强、算法收敛速度快,测点计算位移值与监测值吻合较好,说明该算法在混凝土重力坝坝基模量中具有一定的实际应用价值。     

基于响应面法的土石坝参数随机反演分析

针对常规随机反演过程中需多次进行数值模拟与优化方法耦合存在的计算量过大的问题,提出基于响应面法的土石坝参数反演方法。在有限元分析的基础上,利用中心复合设计进行有限次试验,建立可反映土石坝参数与位移之间非线性隐式关系的响应面方程,以代替有限元计算;结合内点法及Monte-Carlo随机抽样,对响应面方程的目标函数进行迭代寻优,从而实现土石坝参数的随机反演分析。数值算例表明,该方法计算结果误差小,求解效率高;随机反演得到的参数能更准确地反映材料的真实情况,其统计特性还可用于土石坝稳定计算和风险评估。研究成果为实际土石坝工程的参数确定提供了参考。     

基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法研究

为研究岩质边坡岩体参数变化时的稳定性，提出一种基于有限元的边坡稳定可靠度改进一次二阶矩法。首先，针对边坡工程中广泛存在的隐式极限状态函数可靠性问题，定义极限状态函数为滑体极限状态下抗滑力与下滑力的差值，考虑黏聚力及内摩擦角作为随机变量并且服从独立正态分布，求出极限状态方程中随机变量的偏导数；然后，根据改进一次二阶矩法编写了求解边坡失稳概率和可靠指标的计算程序；最后，通过算例验证了所提方法的适用性。某库岸边坡可靠性分析结果表明，该方法具有计算流程简单、便于开展、节省机时、计算精度高的优点。     

IBE-PFE方法在某水电站泄洪洞出口边坡稳定分析中的应用

鉴于传统方法在含复杂结构面岩质边坡稳定分析中的局限性,引进分区有限元与块体界面元混合算法,验算边坡的稳定性。针对某水电站泄洪洞出口边坡地形地质条件和结构面分布特点,建立数值模型。采用分区有限元与块体界面元混合算法,并结合强度折减法,逐步降低不连续面抗剪强度,计算得出块体刚体位移和接触点对接触状态。根据块体刚体位移发生突变并结合滑动通道失效点对完全连通,确定了边坡的安全系数和破坏方式。结果表明:边坡稳定安全系数为1.80;边坡最可能以坡顶预设缝、坡脚预设缝以及f_(555)结构面为滑动通道发生失稳破坏。该方法具有准确确定边坡危险滑动面和安全系数的优点。     

基于有限元法的廖坊灌区渡槽结构内力分析

在实际工程的有限元建模求解过程中,所求解的内力截面往往不是直接由网格单元面构成,无法直接应用有限元内力法求解任意截面的内力值。首先对整体结构构件进行有限元计算,得到网格单元上的结点位移值及对应的应力值等信息;然后将截面所在结构组件的网格单元从三维有限元模型中进行脱离,直接利用"脱离体"网格单元结点的应力值列出截面平衡方程。根据结构力学的方法,可以很方便地对"脱离体"上的"任意"截面的内力进行求解;最后通过一个渡槽的工程应用实例验证了文中提出方法的正确性和可行性。有限元内力法可以很方便地求解结构中指定截面上的内力值,为混凝土结构的配筋设计等提供依据,供工程设计人员参考。     

软土地基水闸底板有限元分析的桩基模拟方法

传统分析方法中,采用等参单元模拟软土地基群桩基础的方法既不经济且夸大桩的刚度,为能对桩基进行合理高效地模拟,本文提出了一种考虑桩、土及底板相互作用的内置桩单元法。采用梁单元位移模式,根据桩单元节点在土或底板等参单元中的局部坐标,建立桩单元包含转角的节点位移与土或底板节点位移之间的关系,进一步代入到有限元整体控制方程中求解。结果表明,通过本文建立的位移转换模式,可以利用梁单元对考虑复杂的桩、土和上部结构相互作用情况的桩基进行模拟,在保证精度的同时简化了建模步骤,降低了对网格密度的要求。研究表明,采用本方法可以验证软土地基上水闸底板受力分析时桩基础用梁单元位移模式模拟的合理性和有效性,为软土地基上桩基的快速分析计算提供了一种新方法。     

高拱坝坝面防渗涂层数值模拟研究

聚脲防渗材料在大型水利水电工程中应用十分广泛,在工程不失防渗功能情况下,选择合理的铺设厚度及铺设方法对节省工程投资具有重要的现实意义。通过建立混凝土块体与聚脲接触模型,采用Ogden材料对聚脲防渗材料进行模拟,运用ADINA软件模拟涂层厚度、垫层宽度对聚脲应力、变形特性的影响进行参数化分析。研究结果表明:防渗材料最大正应力和最大厚度改变量与裂缝的开度、水深、涂层厚度及垫层宽度等相关,且垫层宽度对最大正应力和最大厚度改变量的影响较大。