[發明專利]一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法及系統

有效

• 申請號: 202110399371.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113091630B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發明（設計）人: 商峰;楊波;關煒;宋文杰;黃濤
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 王胥慧

本發明涉及一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法及系統，其特征在于，包括以下內容：1)在輸水結構放空狀態下，通過激光掃描裝置在輸水結構內的某一固定位置對輸水結構內壁進行三維激光掃描，并確定該固定位置對應的垂直于水流方向的正截面上各掃描點的直角坐標；2)對確定的正截面上的各掃描點的直角坐標以及預先假定的輸水結構內壁左右側墻、底板和頂板的撓曲變形方程和約束條件進行曲線擬合，確定該正截面各邊軸線的撓曲變形方程；3)沿水流方向改變激光掃描裝置的位置，進入所述步驟1)中，確定輸水結構內壁沿水流方向各正截面各邊軸線的撓曲變形方程，進而確定輸水結構的變形形態，本發明可以廣泛應用于結構工程技術領域中。

技術領域

本發明是關于一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法及系統，屬于結構工程技術領域。

背景技術

目前，在工程實踐中，一般可以采用三維激光掃描方法獲取輸水結構、倒虹吸、暗涵等封閉式矩形輸水結構放空后內壁的形狀，從而能夠推斷出輸水結構的變形狀態，為輸水結構的安全評估提供數據支撐。然而，實際輸水結構放空后，輸水結構內壁上會附著厚度不等的粉砂、沼蛤等淤積物，從而為激光測距帶來較大的誤差，影響輸水結構安全評估的準確性。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種判斷正確精準的封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法及系統。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種封閉式矩形輸水結構內壁變形分析方法，包括以下內容：

1)在輸水結構放空狀態下，通過激光掃描裝置在輸水結構內的某一固定位置對輸水結構內壁進行三維激光掃描，并確定該固定位置對應的垂直于水流方向的正截面上各掃描點的直角坐標；

2)采用基于最小二乘法的非線性優化方法，對確定的正截面上的各掃描點的直角坐標以及預先假定的輸水結構內壁左右側墻、底板和頂板的撓曲變形方程和約束條件進行曲線擬合，確定各撓曲變形方程中的待定系數，進而確定該正截面各邊軸線的撓曲變形方程；

3)沿水流方向改變激光掃描裝置的位置，進入所述步驟1)中，確定輸水結構內壁沿水流方向各正截面各邊軸線的撓曲變形方程，進而確定輸水結構的變形形態。

進一步地，所述步驟1)的具體過程為：

1.1)在輸水結構放空狀態下，通過激光掃描裝置在輸水結構內的某一固定位置對輸水結構內壁進行三維激光掃描，確定輸水結構內壁上的各掃描點在以激光掃描裝置的旋轉中心為原點的球坐標系下的空間坐標(r,θ,ψ)，其中，垂直于水流方向的正截面ψ_x∈[ψ_min,ψ_max]，ψ_min為三維激光掃描時控制的最小水平方位角，ψ_max為三維激光掃描時控制的最大水平方位角；