输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应研究

通过数值模拟对输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应进行了研究。采用有限元程序分别建立了单塔和塔线耦合体系的三维有限元模型,进行模态分析和动力时程分析。对单塔和塔线体系的动力特性和在水平、摇摆和水平-摇摆耦合地震作用下的响应时程分析结果进行了对比研究。结果表明,输电线对输电塔横导线方向和顺导线方向的地震响应的影响不同,将减小输电塔横导线方向的地震效应,而将增大输电塔顺导线方向的地震效应;相比单一水平地震作用,输电塔线体系在地震动水平-摇摆耦合作用下的响应更加显著。对于输电塔等高柔结构来说,抗震设计时考虑地震动摇摆分量的影响是很有必要的。     

输电塔线体系在多维地震激励下的响应分析

通过数值模拟研究了多维地震激励下高压输电塔线体系地震响应。建立了输电塔线耦联体系三维有限元模型,考虑了输电线的几何非线性特征;依据《电力设施抗震设计规范》选取了不同场地的12条地震记录;利用非线性时程分析方法,分别研究了单维、双向和多维地震激励下输电塔线体系的地震响应。研究结果表明,输电塔线体系在多维地震激励下的响应明显地大于仅考虑单维地震激励,特别是仅考虑竖向地震激励的情况,在分析中忽略地震动的多维性将会低估结构的地震响应。为了得到精确的结构地震响应并更好地进行输电塔线体系的抗震设计,需要考虑多维地震输入。研究结果可为输电线路实际工程抗震设计提供参考。     

刚性连体位置对非对称双塔连体结构动力可靠度的影响

考虑地震动的非平稳性,变化连体位置,对非对称双塔连体结构运用虚拟激励法进行非平稳随机激励下的动力可靠度研究。采用刚度退化的Bouc-Wen模型模拟塔楼各楼层的滞变特性,建立非线性化动力方程。运用混合精细积分法对每一时刻的响应进行求解,得到连体位置变化时非对称连体结构在非平稳随机激励下的时变方差。基于首次超越破坏准则与Markov假定,研究非平稳随机地震激励下连体结构的动力可靠度。运用上述理论,在8度罕遇地震作用下对某非对称双塔连体结构进行随机地震响应与动力可靠度分析。研究结果表明,地震作用下结构的层间位移响应呈现强烈的非平稳性,变化连体位置对连体结构的随机地震响应与动力可靠度将产生显著影响。     

土-输电塔相互作用体系下的多维地震分析

通过数值模拟对土-输电塔在多维地震作用下的响应进行了研究。运用有限元软件ANSYS,建立土-输电塔相互作用体系有限元模型,根据相关理论设置粘弹性人工边界。结合土体性质,推导地震波反演公式,对Northbridge地表地震波进行反演,得到基底地震波。将地表地震波施加于刚性地基假定条件有限元模型,基底地震波施加于土-输电塔相互作用体系有限元模型,进行有限元数值计算并对比两者结果。结果显示,在刚性地基假定条件下,地震动摇摆分量对结构的位移和加速度地震响应影响已经非常明显。考虑土-输电塔相互作用后,相较于刚性地基假定,地震动摇摆分量对结构的影响会显著增大,从而可以得出,考虑土-输电塔相互作用,才能真实反映地震摇摆分量对结构地震响应的影响。     

竖向振动时导线对高压输电塔体系的影响

介绍了竖向振动时高压输电塔体系考虑导线影响的简化抗震计算简图,采用时程分析法编制了计算程序,并选用三种不同的地震记录进行实例计算,得出导线对高压输电塔体系的影响随跨度的增加而增大的结论。     

土与结构相互作用体系演变随机激励响应分析

应用Priestley提出的随机演变谱理论,考虑地震动强度和频率的非平稳特性,根据规范(GBJ50011 2001)场地划分标准以及线性时不变体系对随机激励的传递关系,分析土与结构相互作用体系在非平稳随机地震激励下的响应.调制函数是时间和频率的函数.通过算例分析表明:对于相互作用体系应该考虑地震动强度和频率的非平稳特性.     

输电塔线耦联体系的地震作用影响研究

通过振动台试验与数值模拟,对输电塔线耦联体系中导线对塔体地震响应的影响进行了研究。以某输电塔线体系为工程背景,设计了单塔、三塔两线缩尺试验模型,并进行了振动台试验。另外,采用有限元程序建立模型,其中,塔线的有限元模型里分别设置了不同的悬挂导线质量,并进行了动力时程分析。结果表明:由白噪声扫频结果可得,输电塔悬挂导线后结构自振周期略有增加,但增幅不大;导线对输电塔体地震反应有一定程度的减弱影响,并且不同方向的地震作用下,其影响不同;不同导线质量对塔线模型地震反应存在不同程度的影响,并且不同方向的地震作用下,导线质量对塔线模型响应的影响也不同。     

一种新型结构体系在随机激励下的控制参数特性研究

以(日本)东京市政厅(传统普通巨型框架结构)为原型,在此结构基础上设计了相应的巨-子型有控结构体系PMSCSS(Passive Mega-Sub Controlled Structural System),对其在随机脉动风荷载激励和随机平稳及非平稳地震激励下的控制效果分别进行了对比计算研究,并讨论了相对结构参数,如主子结构质量比、主子结构刚度比对PMSCSS位移及加速度响应控制效果的影响。研究结果表明,与传统普通巨型框架结构体系相比,PMSCSS在随机脉动风荷载激励下主结构的位移响应控制率可达61.5%~67%,子结构位移响应控制率可达53.9%~58.4%,子结构加速度响应控制率可达45.2%~57.5%;在随机地震荷载激励下主、子结构的位移响应控制率分别可达70%和34%,其相应的加速度控制率为50%和56%,以上数据充分说明了PMSCSS在控制位移、加速度响应方面具有显著效果。     

多维地震作用下输电塔线体系多质点模型研究

探讨了考虑摇摆分量作用后,在横线向地震作用下,输电塔线体系的等效多质点模型(垂链模型)的合理性。为此,对考虑摇摆分量作用后的塔线体系的多质点模型(垂链模型)进行理论分析,并采用实际输电塔线体系的简化缩尺模型,进行单塔模型、三塔两线模型及单塔悬挂质量模型在水平和水平-摇摆两种地震作用工况下的振动台试验。结果表明:考虑地震动摇摆分量后,在横线向地震作用下,采用输电塔线的等效多质点模型(垂链模型)对输电塔线体系进行等效是合理有效的;输电线对输电塔主体结构的水平位移和加速度响应有一定的减弱效果,考虑摇摆分量后,这种减弱效果将会被削弱。     

高压输电塔线体系的地震响应研究

高压输电塔的塔线耦合作用显著,抗震分析时需采用三维有限元方法.本文以2E2-SZ2型220kV输电塔为例建立ANSYS三维有限元模型.通过模态分析,得到单塔和塔线体系的振动特征.在横向地震荷载作用下,对输电塔位移、基底反力及主材内力计算分析,讨论了地震作用对输电塔线体系的影响,提出一些有益结论.     

地震作用下输电铁塔非线性动力反应分析

给出了考虑塔架几何非线性和材料非线性的分析方法.采用有限元分析软件ANSYS建立了沈阳地区某输电塔的有限元模型,并对该模型进行了非线性地震反应分析.分析结果表明,输电塔结构考虑导线影响后的动力特性有较大改变,非线性分析结果验证了导线的影响随着档距的增加而增大的结论,但与线性分析结果相比,输电铁塔顶点位移反应有了加大.因而,在输电塔结构抗震设计中,有必要考虑导线影响时的非线性分析.     

大跨越输电塔线体系气弹模型风洞试验

针对大跨越输电塔线耦合体系的风振响应问题，以规划中的世界第一高塔--某大跨越输电塔线工程为原型，采用离散刚度法设计制作了塔线体系的气弹模型，并在紊流风场中进行了多个风向角、多个风速下的单塔和塔线体系气弹模型风洞试验.试验结果表明，输电塔的响应可以分解为共振响应与背景响应.通过分析塔线耦合作用对输电塔2部分分量的影响，揭示了塔线体系的风振响应特性.塔线体系与单塔相比，由于阻尼的增加导致共振响应有所降低，而迎风面积的增大使得背景响应有较大幅度的提高.分析塔线体系总的风振响应必须同时考虑塔线耦合作用对2部分分量的影响.     

风荷载作用下输电塔-线体系不确定性分析

考虑输电塔-线体系结构参数的不确定性并进行倒塌分析,能够更准确地描述整体结构的倒塌过程。分析输电塔-线体系在风荷载作用下的倒塌过程对结构的材料和几何不确定性参数的敏感性;建立输电塔-线体系的倒塌准则,提出整体损伤指标,通过拉丁超立方抽样法建立关于结构参数的不确定模型,统计输电塔倒塌发生的节间及其倒塌概率。结果表明,6个不确定性参数中令结构倒塌临界风速变化幅度最大的是钢材的屈服强度;考虑结构参数不确定性对输电塔-线体系进行风致易损性计算时,结构的倒塌临界风速提高。     

输电线路的风致振动被动耗能控制

研究了输电塔线体系基于摩擦阻尼器的风致振动控制问题。提出了一种适用于高耸输电塔结构风振控制的摩擦阻尼方式，并采用多自由度模型建立了输电导线的动力分析模型。建立了安装有被动摩擦阻尼器的塔线耦联体系的动力分析模型和动力分析方法。研究表明，摩擦阻尼器具有较好耗能能力，可以有效地减小输电塔的风致振动，但其减振效果必须基于优化的阻尼器参数。     

跨越浑河输电塔—电缆体系的纵向简化抗震计算

对沈阳地区跨越浑河的60KV线路的输电塔进行了研究。建立了塔一缆纵向耦联振动的力学模型,推演了在地震作用下此模型的振动方程,采用作者编制的TCCV89计算机程序进行了地震反应分析,其结果可推广到具有几层电缆的输电塔体系。     

相位非平稳人造地震动反应谱拟合技术研究

采用完全非平稳人造地震动技术,就是在传统的考虑幅值非平稳特性拟合目标反应谱的基础上,根据不同的场地条件和地震环境,引入实际强震或地震记录提取的非平稳的相位来共同拟合目标反应谱．本项研究技术将20多年来通用人造地震动的技术进行了实用性改进,建立了人造地震动与强震、测震记录的应有联系,使天然地震记录数据的推广应用有了更多的渠道和技术保证,可以直接应用于防震减灾工程实际．     

台风“麦莎”作用下输电塔风荷载反演

由于输电塔结构外部作用实时测量难度大、数据精度低,可以根据现场测量结构动力特性,以实测动力响应来反演结构的动态荷载。本文利用某输电塔在台风"麦莎"作用下塔线耦联体系的现场风振实测结果,采用基于缩聚串联多自由度模型的荷载反演方法,反演得到输电塔在台风作用下的风荷载分布和地线、导线的动张力时程。     

大跨越高压输电塔线体系的动力特性分析

针对大跨越输电塔线体系,分别建立单导线、单塔、两基三垮塔线体系的有限元模型,将导线平面内和平面外动力特性的数值解与理论解进行比较,结果表明,所建立的模型能够较好地反映输电导线的动力特性.分析了单塔与两基三跨塔线体系的动力特性,比较了计算结果,认为低频区塔线体系的振动大多以导线的振动为主,塔架对于输电线振动频率的影响较小.     

结构-土相互作用体系的地震作用取值——基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法

为了求解结构-土相互作用体系的地震作用,对基于规范-非平稳地震动模型的复模态频域法进行了系统研究.首先,建立了结构-土相互作用体系的运动方程,根据上部结构的地震响应以第一阶振型为主的特点,将其按第一振型展开;然后,针对所得运动方程为非对称质量与非经典阻尼矩阵的情况,用复模态法解耦;最后,采用与抗震规范设计反应谱的地震动参数一致的Clough-Penzien-三段式非平稳地震动随机模型在频域内进行了体系的随机地震响应分析,进而得到了结构的地震作用取值.通过一个例子来说明本文方法在结构-土相互作用体系地震作用取值的应用,同时分别给出了基础固定结构基于地震动模型和规范设计反应谱的地震作用取值来进行比较.