一种振动条件下大坝实际位移的监测方法
【专利摘要】本发明公开了一种振动条件下大坝实际位移的监测方法，具体包括以下几个步骤：(1)采用静态位移监测方法测量振动发生前和结束后大坝静态位移；(2)振动发生时，通过触发加速度计测量大坝动态加速度，并绘出加速度-时间函数曲线；由于加速度是位移的二次微分，对所述加速度-时间函数曲线进行二次积分计算得到动位移；(3)将振动前最后一次静态位移与动位移进行叠加，得到振动过程中大坝实际位移，并将振动过程中最后一次大坝实际位移作为振动结束后的首次大坝静态位移，以后的静态位移监测以此为新的初始量，从而完成振动前后大坝静态位移的衔接。对于修建在地震多发地区的水电站大坝而言，本发明将现有的静态位移测量方法和动位移测量方法结合起来，能够完整的测量静止、振动条件下0.1秒甚至更短瞬间大坝的实际位移，测量精度高，易于推广，实用化程度高。
【专利说明】一种振动条件下大坝实际位移的监测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种监测方法，具体涉及一种振动条件下大坝实际位移的监测方法。
【背景技术】
[0002]在水电站大坝原型监测中，坝体或坝基位移是必测的监测项目。目前，位移监测方法、手段及仪器设备均很成熟，在各类水电站大坝中应用广泛。但是，这些监测技术和设备仅仅局限于静态，这些方法手段通常包括:垂线法、引张线法、静力水准法、激光准直法、测斜管法等，这些方法无一例外的共同之处在于:需要坚实稳固的位移参照点(基准点)和静止不动的测量基准线(钢丝线体、液体表面、激光光束等)。一旦大坝处于振动(比如地震)条件下时，它们均将丧失作用，无法胜任此状态下的位移监测任务。在振动条件下，此前尚无有效的大坝实际位移监测方法，但大坝位移中的动态部分(按照振动频率发生周期性变化的部分)可以采用动位移监测手段测得，即通过测量动态加速度后再通过数学手段求解获得动位移。
[0003]目前已有的静态位移和动位移监测技术各自均不能独立完成振动条件下大坝实际位移的监测任务:
[0004]1、静态位移监测方法需要的基准点和基准线都必须在测量时保持静止，但在振动条件下这一要求无法满足。另外，为了完整捕捉振动周期内不同瞬时的位移量信息，振动条件下的位移监测手段还需要具有一定的动态响应能力(用响应频率表征)，而上述静态位移监测技术也不具备这些方面的性能。
[0005]2、测量动态加速度以获得动位移的监测方法得到的是振动过程中位移的周期性变化部分，无法得到振动过程发生前后位移的静态部分，因而无法获得完整的位移量。
【发明内容】
[0006]针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种能够完整的测量振动条件下大坝实际位移的监测方法，能够捕捉到振动过程中瞬间的实际位移。
[0007]为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现:
[0008]本发明的一种振动条件下大坝实际位移的监测方法，具体包括以下几个步骤:
[0009](I)采用静态位移监测方法测量振动发生前和结束后大坝静态位移；
[0010](2)振动发生时，通过触发加速度计测量大坝动态加速度，并绘出加速度-时间函数曲线；由于加速度是位移的二次微分，对所述加速度-时间函数曲线进行二次积分计算得到动位移；
[0011](3)将静态位移与动位移进行叠加，得到振动过程中大坝实际位移，并完成振动前后大坝静态位移的衔接。
[0012]步骤⑶中，所述叠加方法如下:
[0013]将振动过程中测得的动位移与振动发生前最后一次测得的静态位移相加，即得到振动过程中的大坝实际位移。
[0014]步骤(3)中，振动前后大坝静态位移的衔接方法如下:
[0015]将叠加得到的振动过程中的最后一次大坝实际位移作为振动结束后的首次大坝静态位移，以后的静态位移监测以此为新的初始量，从而完成振动前后大坝静态位移的衔接。
[0016]对于修建在地震多发地区的水电站大坝而言，本发明将现有的静态位移测量方法和动位移测量方法结合起来，能够完整的测量静止、振动条件下0.1秒甚至更短瞬间大坝的实际位移，测量精度高，易于推广，实用化程度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本发明监测方法完整时域图；
[0018]图2为本发明监测方法局部时域放大图。
【具体实施方式】
[0019]为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0020]本发明中涉及的名词解释如下:
[0021]大坝位移:大坝并非是静止不动的，在多种因素的综合影响下，坝体上各点所处位置的改变就是大坝位移。
[0022]静态位移:正常情况下，大坝位移变化极为缓慢，呈静态特征。静态位移短时间内变化微小，人类感官几乎感觉不到。
[0023]动位移:大坝在发生静态位移后达到的新位置附近振动而产生的、相对于新位置的往复位移。在振动条件下，大坝位移由长期缓慢形成的静态位移和短时间内突发的动位移两部分叠加而成。
[0024]一种振动条件下大坝实际位移的监测方法，具体包括以下几个步骤:(I)采用静态位移监测方法测量振动发生前和结束后大坝静态位移；(2)振动发生时，通过触发加速度计测量大坝动态加速度，并绘出加速度-时间函数曲线；由于加速度是位移的二次微分，对所述加速度-时间函数曲线进行二次积分计算得到动位移；(3)将振动前最后一次静态位移与动位移进行叠加，得到振动过程中大坝实际位移，并将振动过程中最后一次大坝实际位移作为振动结束后的首次大坝静态位移，以后的静态位移监测以此为新的初始量，从而完成振动前后大坝静态位移的衔接。
[0025]参见图1，狭长矩形框外的实心数据点代表振动条件发生前及发生过后的静态位移。矩形框内的空心数据点(即图2放大图中，空心圆圈，虚线相连)代表假如振动条件未发生应该表现出的静态位移。矩形框内的实心数据点(即图2放大图中的实心点)，代表振动条件发生过程中的实际位移(即振动条件下大坝实际位移)。
[0026]从图2可以看出:
[0027]1、实心点的密集度需要远比空心点大。实心点跳变一个来回，对应振动的一个周期，在这段时间内，实心点的数量越多，越能完整描述一个变化周期。位移测量动态响应能力要求的原因就在于此；
[0028]2、实心点所对应的位移包括两部分:基本部分和附加部分。米用现有成熟的静态位移监测方法测量基本部分(即静态位移)，采用测量动态加速度从而获得动位移的监测方法测量附加部分(即动位移)，再将两者所测结果叠加(静动叠加)，即得到振动条件下大坝实际位移。
[0029]本发明针对振动条件下大坝实际位移测量需要，现有的静态位移测量手段和动位移测量手段虽各有缺陷，但将两者结合起来形成优势互补；本发明将原本两套监测设备和装置融合在一起，形成一套全新的、完整的、可兼用于静止和振动两种条件下大坝实际位移监测的系统设备。
[0030]以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
【权利要求】
1.一种振动条件下大坝实际位移的监测方法，其特征在于，具体包括以下几个步骤: (1)采用静态位移监测方法测量振动发生前和结束后大坝静态位移； (2)振动发生时，通过触发加速度计测量大坝动态加速度，并绘出加速度-时间函数曲线；由于加速度是位移的二次微分，对所述加速度-时间函数曲线进行二次积分计算得到动位移； (3)将静态位移与动位移进行叠加，得到振动过程中大坝实际位移，并完成振动前后大坝静态位移的衔接。
2.根据权利要求1所述的振动条件下大坝实际位移的监测方法，其特征在于， 步骤(3)中，所述叠加方法如下: 将振动过程中测得的动位移与振动发生前最后一次测得的静态位移相加，即得到振动过程中的大坝实际位移。
3.根据权利要求2所述的振动条件下大坝实际位移的监测方法，其特征在于， 步骤(3)中，振动前后大坝静态位移的衔接方法如下: 将叠加得到的振动过程中的最后一次大坝实际位移作为振动结束后的首次大坝静态位移，以后的静态位移监测以此为新的初始量，从而完成振动前后大坝静态位移的衔接。
【文档编号】G01B21/02GK104482901SQ201410597123
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年10月29日 优先权日:2014年10月29日
【发明者】潘琳, 刘观标, 胡波, 凌骐, 沈慧 申请人:南京南瑞集团公司, 国网电力科学研究院