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由实测资料建立数学监控模型(如统计模型、确定性模型和混合模型等),然后应用这些模型监控大坝等水工建筑物将来的状态,是大坝安全监控正分析的主要任务。大坝安全监控中的统计模型是根据以往较长时间系列的历史监测资料建立原因量和效应量之间的数学模型,用以预测未来时刻效应量的变化趋势。确定性模型是采用确定性的方法(如有限元法等数值分析方法),计算获得所研究问题的解,然后结合实测值进行优化拟合,实现对物理力学参数和其他拟合待定参数的调整,从而建立确定模型。混合模型是通过确定性的方法(如有限元法等数值分析方法),对关系明确的环境因素和效应量建立函数关系,对与效应量关系不十分明确的环境因素则采用数理统计方法来确定它们之间的关系而建立的一种模型。针对由实测温度建立温度数学监控模型至今尚不多见,本文探讨了施工期混凝土大坝单测点温度统计模型、确定性模型和混合模型,与此同时,探讨了混凝土大坝线温度统计模型、确定性模型和混合模型。具体研究内容如下: 1)针对施工期混凝土坝温度变化规律,采用数理统计的方法建立施工期混凝土坝温度统计模型,实现坝体温度预测。采用周期项作为环境气温因子,两个指数函数累加来考虑水化热温升和通水冷却的影响,初始温度则由常数项来表示,建立施工期混凝土坝点温度统计模型。在点温度统计模型的基础上,从场论理论出发,应用幂级数的处理方法,采用周期项函数、垂直向坐标及指数函数进行组合,建立施工期混凝土坝线温度统计模型,即垂直向温度分布统计模型。 2)以温度场仿真模型为基础,建立温度确定性模型。采用周期项函数作为环境气温因子,分别用指数函数来考虑水化热、通水冷却的影响。采用三维温度场仿真分析有限元程序计算混凝土温度,然后基于施工期实测温度,联合仿真计算温度进行优化拟合,从而建立施工期混凝土坝点温度确定性模型。在点温度确定性模型的基础上,从场论理论出发,应用幂级数的处理方法,建立施工期混凝土坝线温度确定性模型,即垂直向温度分布确定性模型。 3)在统计模型和确定性模型的基础上,针对环境气温对浇筑仓温度的影响相对简单明确,采用三维温度场仿真分析有限元程序计算确定,而水泥水化热及通水冷却对浇筑仓温度的影响相对不简单明确,则采用统计模型分量即两个指数函数累加来考虑,然后基于实测温度,联立仿真计算的环境气温影响因子进行优化拟合,从而建立施工期混凝土坝点温度混合模型。在点温度混合模型的基础上,从场论理论出发,应用幂级数的处理方法,建立施工期混凝土坝线温度混合模型,即垂直向温度分布混合模型。 4)将建立的施工期混凝土坝温度统计模型、确定性模型和混合模型,应用于实际混凝土坝工程。实例分析表明,本文建立的温度预测模型拟合精度和预报精度均令人满意,可用于混凝土坝将来温度状态的预测,且确定性模型的预测精度高于统计模型和混合模型。