摘要
本研究提出了一种基于数字孪生的混凝土重力坝结构健康监测框架，用于评估既有大坝的性能。所提出的方法将分布式传感、自动化信号处理、有限元建模、模型标定与验证、退化敏感性分析以及数字可视化整合于统一的监测框架中。在大坝沿线部署惯性传感器网络，以表征其动力和准静态响应。对每小时监测记录进行处理，利用快速傅里叶变换、功率谱密度和峰值拾取技术识别固有频率，同时利用加速度测量数据推导位移和倾斜指标。在ANSYS Mechanical APDL中建立的三维有限元模型通过迭代更新有效杨氏模量和密度进行标定，直至数值计算与实验识别的模态频率之间的相对误差低于5%。利用倾斜测量数据进行独立验证，结果显示相对偏差在0.74%至4.92%之间。随后利用标定后的数字孪生体模拟刚度渐进退化，并建立退化程度、模态特性与结构变形之间的关系。所获得的模型辅助阈值被集成到数字监测平台中，用于自动化状态评估和异常检测。该框架提供了一种具有物理可解释性的方法，为补充传统大坝安全巡查提供了长期定量的结构健康信息。
