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水工程安全监控与预警
发布时间:2016-01-07     来源 :
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① 水工程结构灾变破坏力学机理

具体任务包括:

(a)灾变破坏力学理论和方法:完成重大水利工程病险资料的收集和国内典型病险工程的调研,分析导致损伤和缺陷的内外灾变因素,建立相关的信息库,通过风险分析,确定最可能失效模式;

(b)灾变因素的作用机制与破坏模式:完成全级配大坝混凝土和坝基岩体的静动态特性试验,建立能够反映混凝土和岩土体材料细观特征的宏观损伤演化本构模型,建立基于细观力学和不连续介质力学的多相复合材料的数值模型,追踪坝体混凝土和坝基岩体裂纹萌生、发展和集结的过程;

(c)材料的本构关系、破坏特性和裂缝的形成发展过程:建立考虑多种灾变因素作用下的多场耦合分析模型,建立在地震、战争、大规模滑坡、超标准洪水等灾变因素作用下破坏力学的理论与方法,研究从局部损伤到整体失效的演变过程和灾变破坏机理;

(d)破坏演变过程模拟:进行基于破坏力学的灾变前兆研究,给出表征破坏程度和灾变前兆的特征量,为重大水利工程破坏风险评估、设计和加固,以及防止工程灾变破坏的应急预案提供科学决策依据。

② 水工程结构检测与监测技术

具体任务包括:

(a)建筑物安全监控与结构损伤检测(SHM)的理论与方法:建立水利工程健康转异诊断模型和健康性态的不确定性分析与评估模型等数字结构性态分析模型,发展智能和无线技术结构健康监测集成系统,以及健康性态的综合诊断和评估理论与方法;

(b)智能和无线传感器网络结构健康监测系统集成新方法:构建切合实际的运行模式和反馈设计理论;研究工程结构及其工作环境的复杂性和不确定性对结构响应的灵敏性,以及复杂结构体系在不完善条件下的状态反演方法,全面深入地研究工程在使用年限内工作特性的变化;

(c)水利工程中边坡及大坝光纤智能健康监测技术:以传统传感器无法解决的问题为主要研究对象, 开发能满足水利及土木工程中各种参数监测的传感器,特别是在恶劣条件下( 高温、高压、化学腐蚀等环境) 低成本传感器的开发和应用,以适用大型水利枢纽及土木工程结构的实时在线健康监测的需要;

(d)大型水利与土木工程中的深长及大跨度引水隧洞灾害监测控制技术:通过水利工程安全监测和隐患探测新技术研究,开发具有自主知识产权的智能检测和监测传感器与网络感知系统与具有自主知识产权的水工结构健康网络感智系统。

③ 水工程新材料与修复和加固技术

具体任务包括:

(a)修复和补强水工新材料 (如复合材料和智能材料)、坝体保温和温控新涂料:开展新材料的仿真模拟试验,发展水工混凝土的检测、评估、修复新技术,开发新型的止水、表面防护材料;推广土工合成材料的应用;

(b)高性能修复材料和结构在静动力荷载作用下的力学行为:着重开展新型,高性能和环境友好的混凝土的研究,提高混凝土的耐久性、热力学特性、抗裂性、防渗性、防冲刷性、抗侵蚀性、环境友好与持久性等;

(c)水工与金属结构稳定、抗震及安全加固技术:以水工金属结构稳定分析与设计、安全加固为研究内容,对巨型船闸、钢闸门、输水管道、农田水利钢结构设施等结构和基本构件的破坏机理、稳定、抗震性能以及安全加固设计方法进行集成技术开发;

(d)岩土加固施工新技术:开发用于大型水坝、巨型船闸、输水管道、农田水利钢结构设施、水电枢纽大跨空间及多、高层钢结构房屋与地基岩土相互作用的多种类型阻尼控制器(金属阻尼器、液体粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器、半主动控制阻尼器、智能阻尼器等),并提出预警阈值新技术。

④ 水工程结构安全和评价技术

具体任务包括:

(a)风险分析和可能破坏模式:研究病变修复与除险加固效果评价参数体系,提出病变修复与除险加固效果定性评价方法和量化技术;

(b)非线性理论与非线性方程高效求解:建立水工程结构失效的时变模型,集成融合概率和可靠度理论,发展水利工程失事模式和失事路径的识别技术、不同失事模式下的概率计算方法,提出失事概率计算中的不确定性以及流域群水工程失事概率相关性的分析方法;

(c)水工程建筑物的耐久性与有效寿命:建立重大水工混凝土结构健康诊断体系,构建重大水工混凝土结构病害诊断的预警系统关键技术;

(d)城市水安全风险分析与保障技术:对既有市政给排水管道建设和使用现状调研分析,主要包括管材组成与建设长度、现状存在的问题,建立既有市政给排水管道信息系统,集成市政给排水管道的检测、修复技术与排水管网淤积风险评价,包括常规水质检测技术、饮用水微污染物质的检测技术、现场快速水质检测技术、水质检测质量控制措施关键技术推广与应用。


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