专利名称：一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法
技术领域：
本发明涉及一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，具体涉及一种多测点测值变化分析的混凝土坝损伤场演化状态的预警方法。
背景技术：
混凝土坝是一个复杂的综合体系，对其进行安全评价需要综合考虑各方面的因素。损伤场预警指标可以对混凝土坝局部区域损伤状况进行预测和警报，从而及时采取应对措施。传统对大坝损伤预警指标的拟定，多针对单个测点的测值序列进行分析，缺乏各个测点测值变化的关联分析，从而难以建立多测点相关的综合评价和预警指标。另一方面，拟定安全预警指标的方法传统多采用置信区间法、典型小概率法等。但这些估计方法是基于历史实测资料进行建模分析和研究的，如果大坝没有遭遇过最不利荷载的情况，这些数据只能预测大坝已经遭遇过的效应量，则由这些数据拟定的预警指标不一定是警戒值。
发明内容
发明目的:本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种多测点测值变化分析、准确预警、减少安全事故的混凝土坝损伤场演化状态的预警方法。技术方案: 本发明所述的一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，按如下步骤进行:(I)构建基于熵的损伤场指示变量选取混凝土坝的应力应变计测点，在测点上设置应变计，通过应力应变计采集应变测值，同时记录测点的位置坐标和监测的时间，依据测点的位置坐标和应变测值，计算出坝体损伤场的总损伤度和各个测点损伤度，构建基于熵的损伤场指示变量，系统的熵定义为:H = F(D, Di, L, T)，式中:D为坝体损伤场的总损伤度，Di为系统各个测点的损伤度，L为测点的位置坐标，T为监测的时间；“熵”是一个系统的状态函数。在损伤场发展的过程中，损伤场发展引起的正熵大于外部荷载作用引起能量集中的负熵，熵值将增大。大坝的总熵等于各部分的熵值之和。在局部损伤场的发展演化过程中，结构的自由能和熵成反比关系。即结构的自由能越小，系统的熵值就越大，结构就越稳定。因此熵作为混凝土坝损伤场指示变量能够很好地刻画和描述损伤场的状态特征。(2)计算损伤场指示变量根据应力应变计测点的监测资料采用指数函数模型计算各测点的损伤度Di，构建
出坝体局部区域的损伤场，定义坝体损伤场的信息熵为: nn 夏) j) H = Xi InX1 - _X7t^n7t，式中，Di 为各测点的损伤度，i = 1，2，......n ；
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D为各测点的损伤度Di的加权迭加；入i彡0(i = 1，2，...n)表示第i个测点的损伤值在系统总损伤中所占的份额，即入i = Di/D(i = 1，2,...，n)。局部区域的损伤集中程度越高，其对应的信息熵越小，越容易造成局部区域失稳，影响整体的正常运行。(3)依据步(2)计算得到的损伤场指示变量时间序列，基于尖点突变模型，求解熵变指标的突变特征值设系统的状态由m个状态变量X1, x2，...，Xni来表示，外界控制条件由r个控制变量U1, U2,...，表征，则系统的动力学性质由下述势函数来描述:P(X) = f (X1, X2, , xm, U1, U2, , ur) = f (X，u), U1, U2, ，Ur 构成 r 维控制空间，而 X1, X2,...，Xm, U1, u2,..., Ur 构成 m+r 维相空间；根据截断代数可对PU)的Taylor级数展开式fu(x)进行k次截断，记为
权利要求
1.一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，其特征在于，按如下步骤进行: (1)构建基于熵的损伤场指示变量 选取混凝土坝的应力应变计测点，在测点上设置应变计，通过应力应变计采集应变测值，同时记录测点的位置坐标和监测的时间，依据测点的位置坐标和应变测值，计算出坝体损伤场的各个测点损伤度和总损伤度，构建基于熵的损伤场指示变量，系统的熵定义为:H=F(D, Di, L, T)，式中:D为坝体损伤场的总损伤度，Di为系统各个测点的损伤度，L为测点的位置坐标，T为监测的时间； (2)计算损伤场指示变量 根据应力应变计测点的监测资料采用指数函数模型计算各测点的损伤度Di,
2.根据权利要求1所述的一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，其特征在于，步骤(2)中所述的奇点集S由M的退化临界点组成，同时满足M和Hessian矩阵H(P)退化条 件，Hessian 矩阵 H(P)退化条件为
3.根据权利要求1所述的一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，其特征在于，步骤(3)中，在Δ<0区域中，判定不稳定点的标准为满足:α2p/αZ2=3Z2+u<0。
全文摘要
本发明公开了一种混凝土坝损伤场演化状态的预警方法，按如下步骤进行(1)构建基于熵的损伤场指示变量，系统的熵定义为H＝F(D,Di,L,T)；(2)计算损伤场指示变量，坝体损伤场的信息熵为(3)依据步(2)计算得到的损伤场指示变量时间序列，基于尖点突变模型，求解熵变指标的突变特征值；(4)依据步骤(3)确定的熵变指标突变特征值作为控制准则来判断损伤场的演化情况，突变特征值Δ＝4u3+27v2，Δ＞0时，损伤场总是处于稳定状态；Δ＝0时，损伤场处于临界状态，外界微小的干扰有可能造成破坏；Δ＜0时，损伤场发生突变，远离平衡态，发出预警。本发明对多测点测值变化分析，实现准确预警，指导工程施工，减少安全事故。
文档编号E02B3/04GK103114554SQ201310044199
公开日2013年5月22日 申请日期2013年2月4日 优先权日2013年2月4日
发明者苏怀智, 顾冲时, 王校利, 杨孟, 李金友, 胡江, 欧斌, 秦鹏, 傅兆庆 申请人:河海大学, 南京河海科技有限公司