一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，具體包括以下幾個(gè)步驟：(1)采用靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法測(cè)量振動(dòng)發(fā)生前和結(jié)束后大壩靜態(tài)位移；(2)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過(guò)觸發(fā)加速度計(jì)測(cè)量大壩動(dòng)態(tài)加速度，并繪出加速度-時(shí)間函數(shù)曲線；由于加速度是位移的二次微分，對(duì)所述加速度-時(shí)間函數(shù)曲線進(jìn)行二次積分計(jì)算得到動(dòng)位移；(3)將振動(dòng)前最后一次靜態(tài)位移與動(dòng)位移進(jìn)行疊加，得到振動(dòng)過(guò)程中大壩實(shí)際位移，并將振動(dòng)過(guò)程中最后一次大壩實(shí)際位移作為振動(dòng)結(jié)束后的首次大壩靜態(tài)位移，以后的靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)以此為新的初始量，從而完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。對(duì)于修建在地震多發(fā)地區(qū)的水電站大壩而言，本發(fā)明將現(xiàn)有的靜態(tài)位移測(cè)量方法和動(dòng)位移測(cè)量方法結(jié)合起來(lái)，能夠完整的測(cè)量靜止、振動(dòng)條件下0.1秒甚至更短瞬間大壩的實(shí)際位移，測(cè)量精度高，易于推廣，實(shí)用化程度高。
【專利說(shuō)明】一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種監(jiān)測(cè)方法，具體涉及一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在水電站大壩原型監(jiān)測(cè)中，壩體或壩基位移是必測(cè)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。目前，位移監(jiān)測(cè)方法、手段及儀器設(shè)備均很成熟，在各類水電站大壩中應(yīng)用廣泛。但是，這些監(jiān)測(cè)技術(shù)和設(shè)備僅僅局限于靜態(tài)，這些方法手段通常包括:垂線法、引張線法、靜力水準(zhǔn)法、激光準(zhǔn)直法、測(cè)斜管法等，這些方法無(wú)一例外的共同之處在于:需要堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的位移參照點(diǎn)(基準(zhǔn)點(diǎn))和靜止不動(dòng)的測(cè)量基準(zhǔn)線(鋼絲線體、液體表面、激光光束等)。一旦大壩處于振動(dòng)(比如地震)條件下時(shí)，它們均將喪失作用，無(wú)法勝任此狀態(tài)下的位移監(jiān)測(cè)任務(wù)。在振動(dòng)條件下，此前尚無(wú)有效的大壩實(shí)際位移監(jiān)測(cè)方法，但大壩位移中的動(dòng)態(tài)部分(按照振動(dòng)頻率發(fā)生周期性變化的部分)可以采用動(dòng)位移監(jiān)測(cè)手段測(cè)得，即通過(guò)測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度后再通過(guò)數(shù)學(xué)手段求解獲得動(dòng)位移。
[0003]目前已有的靜態(tài)位移和動(dòng)位移監(jiān)測(cè)技術(shù)各自均不能獨(dú)立完成振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)任務(wù):
[0004]1、靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法需要的基準(zhǔn)點(diǎn)和基準(zhǔn)線都必須在測(cè)量時(shí)保持靜止，但在振動(dòng)條件下這一要求無(wú)法滿足。另外，為了完整捕捉振動(dòng)周期內(nèi)不同瞬時(shí)的位移量信息，振動(dòng)條件下的位移監(jiān)測(cè)手段還需要具有一定的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力(用響應(yīng)頻率表征)，而上述靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)技術(shù)也不具備這些方面的性能。
[0005]2、測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度以獲得動(dòng)位移的監(jiān)測(cè)方法得到的是振動(dòng)過(guò)程中位移的周期性變化部分，無(wú)法得到振動(dòng)過(guò)程發(fā)生前后位移的靜態(tài)部分，因而無(wú)法獲得完整的位移量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明目的是提供一種能夠完整的測(cè)量振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，能夠捕捉到振動(dòng)過(guò)程中瞬間的實(shí)際位移。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0008]本發(fā)明的一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，具體包括以下幾個(gè)步驟:
[0009](I)采用靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法測(cè)量振動(dòng)發(fā)生前和結(jié)束后大壩靜態(tài)位移；
[0010](2)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過(guò)觸發(fā)加速度計(jì)測(cè)量大壩動(dòng)態(tài)加速度，并繪出加速度-時(shí)間函數(shù)曲線；由于加速度是位移的二次微分，對(duì)所述加速度-時(shí)間函數(shù)曲線進(jìn)行二次積分計(jì)算得到動(dòng)位移；
[0011](3)將靜態(tài)位移與動(dòng)位移進(jìn)行疊加，得到振動(dòng)過(guò)程中大壩實(shí)際位移，并完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。
[0012]步驟⑶中，所述疊加方法如下:
[0013]將振動(dòng)過(guò)程中測(cè)得的動(dòng)位移與振動(dòng)發(fā)生前最后一次測(cè)得的靜態(tài)位移相加，即得到振動(dòng)過(guò)程中的大壩實(shí)際位移。
[0014]步驟(3)中，振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接方法如下:
[0015]將疊加得到的振動(dòng)過(guò)程中的最后一次大壩實(shí)際位移作為振動(dòng)結(jié)束后的首次大壩靜態(tài)位移，以后的靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)以此為新的初始量，從而完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。
[0016]對(duì)于修建在地震多發(fā)地區(qū)的水電站大壩而言，本發(fā)明將現(xiàn)有的靜態(tài)位移測(cè)量方法和動(dòng)位移測(cè)量方法結(jié)合起來(lái)，能夠完整的測(cè)量靜止、振動(dòng)條件下0.1秒甚至更短瞬間大壩的實(shí)際位移，測(cè)量精度高，易于推廣，實(shí)用化程度高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法完整時(shí)域圖；
[0018]圖2為本發(fā)明監(jiān)測(cè)方法局部時(shí)域放大圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0020]本發(fā)明中涉及的名詞解釋如下:
[0021]大壩位移:大壩并非是靜止不動(dòng)的，在多種因素的綜合影響下，壩體上各點(diǎn)所處位置的改變就是大壩位移。
[0022]靜態(tài)位移:正常情況下，大壩位移變化極為緩慢，呈靜態(tài)特征。靜態(tài)位移短時(shí)間內(nèi)變化微小，人類感官幾乎感覺(jué)不到。
[0023]動(dòng)位移:大壩在發(fā)生靜態(tài)位移后達(dá)到的新位置附近振動(dòng)而產(chǎn)生的、相對(duì)于新位置的往復(fù)位移。在振動(dòng)條件下，大壩位移由長(zhǎng)期緩慢形成的靜態(tài)位移和短時(shí)間內(nèi)突發(fā)的動(dòng)位移兩部分疊加而成。
[0024]一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，具體包括以下幾個(gè)步驟:(I)采用靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法測(cè)量振動(dòng)發(fā)生前和結(jié)束后大壩靜態(tài)位移；(2)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過(guò)觸發(fā)加速度計(jì)測(cè)量大壩動(dòng)態(tài)加速度，并繪出加速度-時(shí)間函數(shù)曲線；由于加速度是位移的二次微分，對(duì)所述加速度-時(shí)間函數(shù)曲線進(jìn)行二次積分計(jì)算得到動(dòng)位移；(3)將振動(dòng)前最后一次靜態(tài)位移與動(dòng)位移進(jìn)行疊加，得到振動(dòng)過(guò)程中大壩實(shí)際位移，并將振動(dòng)過(guò)程中最后一次大壩實(shí)際位移作為振動(dòng)結(jié)束后的首次大壩靜態(tài)位移，以后的靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)以此為新的初始量，從而完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。
[0025]參見(jiàn)圖1，狹長(zhǎng)矩形框外的實(shí)心數(shù)據(jù)點(diǎn)代表振動(dòng)條件發(fā)生前及發(fā)生過(guò)后的靜態(tài)位移。矩形框內(nèi)的空心數(shù)據(jù)點(diǎn)(即圖2放大圖中，空心圓圈，虛線相連)代表假如振動(dòng)條件未發(fā)生應(yīng)該表現(xiàn)出的靜態(tài)位移。矩形框內(nèi)的實(shí)心數(shù)據(jù)點(diǎn)(即圖2放大圖中的實(shí)心點(diǎn))，代表振動(dòng)條件發(fā)生過(guò)程中的實(shí)際位移(即振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移)。
[0026]從圖2可以看出:
[0027]1、實(shí)心點(diǎn)的密集度需要遠(yuǎn)比空心點(diǎn)大。實(shí)心點(diǎn)跳變一個(gè)來(lái)回，對(duì)應(yīng)振動(dòng)的一個(gè)周期，在這段時(shí)間內(nèi)，實(shí)心點(diǎn)的數(shù)量越多，越能完整描述一個(gè)變化周期。位移測(cè)量動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力要求的原因就在于此；
[0028]2、實(shí)心點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的位移包括兩部分:基本部分和附加部分。米用現(xiàn)有成熟的靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法測(cè)量基本部分(即靜態(tài)位移)，采用測(cè)量動(dòng)態(tài)加速度從而獲得動(dòng)位移的監(jiān)測(cè)方法測(cè)量附加部分(即動(dòng)位移)，再將兩者所測(cè)結(jié)果疊加(靜動(dòng)疊加)，即得到振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移。
[0029]本發(fā)明針對(duì)振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移測(cè)量需要，現(xiàn)有的靜態(tài)位移測(cè)量手段和動(dòng)位移測(cè)量手段雖各有缺陷，但將兩者結(jié)合起來(lái)形成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)；本發(fā)明將原本兩套監(jiān)測(cè)設(shè)備和裝置融合在一起，形成一套全新的、完整的、可兼用于靜止和振動(dòng)兩種條件下大壩實(shí)際位移監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)設(shè)備。
[0030]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于，具體包括以下幾個(gè)步驟: (1)采用靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)方法測(cè)量振動(dòng)發(fā)生前和結(jié)束后大壩靜態(tài)位移； (2)振動(dòng)發(fā)生時(shí)，通過(guò)觸發(fā)加速度計(jì)測(cè)量大壩動(dòng)態(tài)加速度，并繪出加速度-時(shí)間函數(shù)曲線；由于加速度是位移的二次微分，對(duì)所述加速度-時(shí)間函數(shù)曲線進(jìn)行二次積分計(jì)算得到動(dòng)位移； (3)將靜態(tài)位移與動(dòng)位移進(jìn)行疊加，得到振動(dòng)過(guò)程中大壩實(shí)際位移，并完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟(3)中，所述疊加方法如下: 將振動(dòng)過(guò)程中測(cè)得的動(dòng)位移與振動(dòng)發(fā)生前最后一次測(cè)得的靜態(tài)位移相加，即得到振動(dòng)過(guò)程中的大壩實(shí)際位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動(dòng)條件下大壩實(shí)際位移的監(jiān)測(cè)方法，其特征在于， 步驟(3)中，振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接方法如下: 將疊加得到的振動(dòng)過(guò)程中的最后一次大壩實(shí)際位移作為振動(dòng)結(jié)束后的首次大壩靜態(tài)位移，以后的靜態(tài)位移監(jiān)測(cè)以此為新的初始量，從而完成振動(dòng)前后大壩靜態(tài)位移的銜接。
【文檔編號(hào)】G01B21/02GK104482901SQ201410597123
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月29日
【發(fā)明者】潘琳, 劉觀標(biāo), 胡波, 凌騏, 沈慧 申請(qǐng)人:南京南瑞集團(tuán)公司, 國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院