軟基水閘底板脫空反演中的傳感器優化布置方法

李火坤，方 靜，黃 偉，萬子豪，涂 源,劉雙平

(南昌大學工程建設學院，江西 南昌 330031)

目前，我國已建成的水利樞紐工程位居世界第一，水閘是水利樞紐的重要組成部分，其長期服役于復雜和特殊的工作環境，易產生各種病患，而閘基病患是影響水閘安全的重要因素之一。閘基底部在上、下游水位差的作用下，會產生強滲透帶和閘基脫空區，從而導致水閘坍塌事故，如福清市棉亭鹽場水閘曾在1984年發生閘基滲漏引起底板掏空，使閘室產生傾斜和裂縫；福清市海口前村水閘曾在2006年發生閘基滲漏導致水閘底板嚴重掏空，造成下游護坦、消力池和邊墻坍塌等。因此，加強水閘底板運行狀態的安全監測，實現對水閘健康狀況的實時監測，對保證水閘的長期安全運行具有重大意義。基于模態參數的水閘底板脫空監測方法可在無損條件下識別底板脫空的范圍和程度，很好地實現對水閘底板脫空區域實時監測，以便及時采取補救措施，減少人力和財力的損失[1-4]。在水閘底板脫空監測環節中，傳感器系統是最重要的一個環節，傳感器的布置不僅直接影響結構動力特征參數測試的精度，更是水閘底板脫空區域識別成功與否的關鍵一步。現有的水閘傳感器布置方法以工程經驗為主，缺乏理論支撐，因此系統構建水閘傳感器優化布置方法具有重大意義[5-6]。

近年來，國內外學者針對結構監測中的傳感器優化布置方法做出了大量研究，Cobb等[7]最早以結構損傷可識別為目的進行了傳感器優化布置研究，探究了結構損傷對模態參數的影響，確定模態信息是限制結構損傷識別程度的關鍵因素。……