±800 kV特高压输电塔动力特性分析

针对在输电塔杆塔结构设计和动力特性的研究中难以通过理论分析和数值模拟准确获得塔身动力响应的问题,基于±800 kV特高压直流输电工程直线塔,建立塔-线-基础体系有限元模型,采用p-y曲线法建立离散非线性弹簧模拟土体对结构的影响,对比分析了单塔、三塔两线、塔-线-基础体系等不同计算模型的特高压输电塔的动力特性,并与现场试验结果进行对比。结果表明,输电线的质量和刚度对输电塔的动力特性有一定的影响,塔线耦合作用不可忽略。考虑桩-土相互作用使输电塔自振频率降低。与单塔模型相比,塔-线-基础体系模型计算得到的频率相对较小,与实际测试频率更为接近,验证了塔-线-基础体系模型的合理性。     

地震作用下地基刚度对高层建筑的影响分析

为研究在地震作用下地基刚度的不同对高层建筑的影响,分别建立采用底部固结和考虑地基刚度两种不同的数值模型,并对数值模型进行模态分析及地震时程分析。分析结果表明,对于采用桩筏基础的高层建筑,考虑地基的刚度对结构的动力特性及动力响应结构均有一定影响。     

考虑不同边界约束条件下的风电机塔架固有频率分析

为了准确分析地基土刚度和基础本身刚度对风力发电机塔架动力特性的影响,利用大型通用有限元软件ANSYS对某风力发电机塔架分别建立塔筒有限元模型和塔筒及基础的整体有限元模型,对塔架进行模态分析：考虑不同的边界约束条件,包括塔筒底部刚接、混凝土基础底部刚接、基础底部和侧面均刚接、基础底部刚接侧面约束两个水平方向、基础底部加扭转和竖向弹簧、基础底部加扭转和竖向弹簧并且侧面加水平向弹簧几种模型,确定其固有频率和振型。有限元模型中,机舱质量和叶轮质量以质量单元方式加于塔筒顶部。不同约束条件下的固有频率计算结果显示,地基和基础的弹性对整体结构固有频率有一定影响,是否考虑地基土刚度和基础本身刚度的计算结果的差别为11.6%。这表明在设计中,宜考虑基础本身刚度和地基土刚度对风电机塔架动力性能的影响。最后将塔架固有频率与叶片转动频率1p（1个叶片）、3p（3个叶片）进行比较,结果显示塔架固有频率与1p上限值非常接近,对塔架系统动力特性较为不利。     

双塔单索面斜拉桥自振特性测试及分析

广州海印桥为主跨175m的双塔单索面斜拉桥,基于有限元分析结果对海印桥进行自振特性测试,分析结构形式对动力特性的影响,并将基频分析结果与规范取值进行比较,同时结合该桥的自振特性实测结果,评价该桥的动力性能,研究表明:该桥的自振特性为低频小阻尼振动,采用规范计算的竖向弯曲基频与有限元分析数值及实测值均比较接近,结构设计合理且具有良好的动力性能;单索面斜拉桥采用塔梁墩固结形式能有效提高结构的抗扭性能,顺桥向倒Y型桥塔及双排柔性墩的单索面斜拉桥其顺桥向抗侧刚度及桥塔的侧向刚度均较小,主塔、柔性墩的纵横向振动相当明显。     

钢塔斜拉桥地震反应特性分析

针对一个实际钢塔斜拉桥工程,采用有限元软件SAP2000进行了动力特性和地震反应分析,并以主塔为混凝土塔的苏通大桥作为参照,对斜拉桥的动力特性、主塔地震反应和抗震性能等进行了比较分析。结果表明:相对于混凝土塔,钢桥塔的刚度和质量较小,轴压比略大,斜拉桥纵飘和主塔侧弯振型周期较长,主塔重力几何刚度对桥梁动力特性的影响较大,从而显著增大了塔顶及主梁的纵向地震位移,但对主塔及其基础的地震内力影响较小。钢塔斜拉桥的抗震性能较好,在7度地震区,地震作用不会控制钢塔及其基础的结构设计。     

大跨越输电塔有限元刚度模拟实例研究

大跨越输电塔是超高压输电网络的重要组成部分,具有塔体高、档距大及柔度大等特点,对地震、风以及导线覆冰等环境荷载反应灵敏。建立能够反映大跨越输电塔动态特性的有限元模型,对其进行结构健康监测与安全评估,并准确模拟其刚度是至关重要的。本文以500kV淮蚌线淮河大跨越输电塔为例,探讨了大跨度输电塔有限元建模中的刚度模拟。采用不同方案建立该塔的有限元模型,包括梁单元模型和梁杆混合模型,对两种模型进行了模态分析,获得了计算模态的频率及振型。而后,以实测模态数据为依据,对各方案进行了比较分析,确定梁杆混合的方案为优选方案。     

张拉整体塔结构动力特性研究

以在天津塘沽拟建的30m高张拉整体塔为背景,提出了分层组装、顶层一次张拉的制作思想,并利用这个思想制作了1∶5的缩尺模型.采用脉冲锤击法测试了模型的固有频率、阻尼比、模态质量、模态阻尼、模态刚度和模态振型等基本动力特性参数,得出张拉整体塔结构的基本动力特性.与理论分析结果比较,两者吻合良好,为今后张拉整体塔的风振效应和地震反应等动力分析提供重要的基础数据.     

基础刚度对桩网复合地基的影响研究

应用ABAQUS软件建立了桩承加筋土复合地基三维数值模型,模型考虑了桩土接触和承载板与土接触,比较分析了不同刚度柔性基础下桩承加筋土复合地基的承载性状,并与刚性基础进行了对比.数值分析结果表明:随着基础刚度减小,桩承加筋土复合地基沉降及不均匀沉降增大、桩承担的竖向荷载减小、土工格栅应力增大.其中,基础刚度变化对不均匀沉降及格栅应力的影响显著.     

斜拉桥试验模型相似性推导与动力问题的数值分析

采用结构试验模型的相似理论,应用方程分析与量纲矩阵分析相结合的方法,推导了岳阳洞庭湖大桥三塔斜拉桥模型的静力和动力模型的各种相似关系,以及模态参数的相似比和相似判据。采用有限元技术,对比分析实桥与模型结构的自振特性与在地震波作用下的动力响应;通过数值分析得出满足刚度相似的模型数值结果,通过在模型结构上施加合理的配重后即可获得满足工程精度要求的原型结构的动力特性与动力响应;针对大跨度斜拉桥模型结构的配重问题,比较塔和索的配重对结构自振特性和在三向地震波作用下动力响应的影响。研究表明,在对桥梁结构进行静、动力分析时,桥梁结构的模型设计主要应满足刚度相似,试验结果可以根据相似比和相似判据通过配重进行修正,从而为结构的设计与动力试验提供依据。     

基于半刚性连接节点的输电塔塔腿承载力研究

传统的特高压输电塔塔腿设计是将塔腿结构简化为平面桁架体系进行受力分析.考虑了节点转动刚度对塔腿结构的影响,建立了半刚性连接节点的输电塔塔腿ANSYS模型.进行了平面与空间塔腿模型在不同节点转动刚度下的荷载-位移全过程分析和线刚度比的影响分析,并引入铰接和刚接模型进行对比研究.研究结果表明,节点转动刚度在很大程度上影响塔腿结构稳定极限承载力的大小,主斜材线刚度比会影响节点转动刚度的表达,且两个影响因子在平面和空间模型下都具有不同的变化规律,在用传统平面模型简化计算时应予以注意.研究结果可以为特高压输电塔塔腿的工程实践提供参考.     

预埋塔筒式风塔基础的有限元分析

利用ANSYS有限元软件对预埋塔筒式风塔基础结构进行了模拟计算与分析,重点剖析容易导致风机基础破坏的强度和刚度薄弱环节。由ANSYS计算结果分析了由于预埋塔筒较浅引起的混凝土的应力变化,及在塔筒结束处应力转向钢筋的过程。从而为工程设计提出建议,避免设计中的安全隐患导致风机基础破坏事故。     

万达中心结构设计

万达中心由坐落于4层裙楼上的南、北两栋高度和结构体系截然不同的塔楼组成。南塔楼主体结构高度195.6m,北塔楼主体结构高度147.7m。工程结构存在大底盘、多塔楼、平面和竖向不规则等多项抗震不利因素,属于复杂高层建筑结构。结构设计采用多种计算模型和计算软件进行分析,并采取有针对性的抗震加强措施。采取依塔楼刚度分配质量的模型进行分塔计算。     

武汉天河国际机场新塔台结构设计

武汉天河国际机场新航空塔台高115m,为国内第一、世界第二高民用塔台。该塔台建筑造型新颖,为非对称结构,高度高、截面尺寸小、头重脚轻。结构设计中对这些建筑特征采取了针对性的措施,设置有扩大尺寸的地下室改善结构的整体抗倾覆不利的状况;采用混凝土筒体增大截面抗侧刚度;上部功能区采用钢筋混凝土筒体+钢结构的混合结构,最大限度减小上部功能区的质量偏心,减小下部墙肢的受拉状况;顶层控制室采用只设4根钢柱的框架结构,以满足视野开阔的要求。此外介绍了塔台的风荷载、地下室及基础、结构分析结果、筒体受拉以及上部钢结构外伸体系,对类似项目有一定参考意义。     

便携式移动通信基站基础的有限元分析

便携式移动通信基站是移动通信基站的重要补充,但其基础计算尚无现成计算公式。本文运用通用有限元分析软件ANSYS对由钢筋混凝土地梁和钢连梁组成的移动通信基站基础进行了数值分析,研究了地梁刚度、地梁间距、连梁刚度对基础脱开率的影响,为今后类似工程提供参考。     

大跨度非对称悬索桥振动基频的参数敏感性分析

为了研究大跨度非对称悬索桥的动力特性,基于ANSYS软件建立了某大跨度主缆不等高支承悬索桥的三维有限元模型。在计算自振频率时考虑了表征结构非对称的参数,进行了前20阶模态分析,并分析了矢跨比、结构非对称参数、加劲梁抗弯刚度及主塔抗弯刚度等关键结构参数对其振动频率的影响。研究结果表明：不同的参数对非对称悬索桥振动基频的敏感性不同,一阶竖弯和扭转频率随矢跨比的增大减小,相对于正对称的振动频率,反对称的频率对矢跨比参数更敏感;非对称悬索桥的一阶反对称竖弯和扭转基频不受非对称结构参数的影响,而正对称竖弯和扭转基频随非对称结构参数的增大而减小;一阶横弯的自振频率对加劲梁刚度的变化非常敏感,当加劲梁的抗弯刚度增加到原来的3倍时,结构原有的振型次序发生了改变,但主塔抗弯刚度参数的变化对结构各向频率的影响很小,研究结果可为非对称悬索桥的结构设计和动力分析提供参考。     

天津现代城酒店塔楼及裙房抗震设计研究

天津现代城酒店塔楼建筑高度209m,建筑要求高度56m、平面长度65m的裙房结构和塔楼结构连为一体,中间不设置防震缝。酒店塔楼采用带加强层的钢筋混凝土框架-核心筒结构体系,为超B级高度超限高层。结构低区外框柱为型钢混凝土柱,核心筒低区采用了钢板混凝土组合剪力墙和带钢斜撑混凝土剪力墙。核心筒高宽比为20,因此为提高刚度设置两道加强层。中部设置伸臂桁架和环带桁架,建筑对与伸臂桁架相连的框架柱截面控制极严,因此伸臂桁架腹杆选用屈曲约束支撑;裙房部位为提高刚度,在不能设置剪力墙且抗侧支撑竖向不连续的情况下设置了屈曲约束支撑。高区设置环带桁架作为加强层,结构底部存在斜撑转换和搭接柱转换。系统介绍了该工程的结构体系特点、抗震性能化设计原则和方法、整体计算结果、罕遇地震作用下的弹塑性时程分析结果以及地基基础的设计。     

矿井井塔的梁柱刚度比对剪力滞后效应的影响

利用大型有限元分析软件ANSYS,结合井塔的实际框筒结构工程进行建模分析,通过矿井井塔在水平荷载作用下的具体性能表现,得出梁柱刚度比对剪力滞后效应有较大的影响。再对梁柱刚度比对剪力滞后效应的现象进行分析,将计算结果与仿真分析的结果进行比较,提出改进方法。     

Study on the seismic performance of a multi‐tower connected structure

Many reinforced concrete or steel reinforced concrete single‐tower buildings have been built in China. The structural performance of such one‐tower structural systems depends on that of the primary components that are structural walls or moment‐resistant frames. For multi‐tower connected structures, problems become more complex. A multi‐tower connected building, with large floor slab openings in plan and long‐span truss in elevation, was thus studied because of its structural complexity and irregularity. First, a 1/25 scaled model structure was tested on the shake table under minor, moderate, and major earthquake levels. Then, the dynamic responses of the model structure were interpreted to those of the prototype structure according to the similitude laws. The experimental results were also compared with the numerical analysis of a three‐dimensional finite element model for the irregular structure. Both experimental and analytical results demonstrate that, despite of the structural complexity, the overall responses of the building meet the requirements of the Chinese design code and the torsion of the structure is not remarkable. It is suggested that the strength and stiffness of the long‐span connecting truss should be improved due to the potentially large vertical acceleration under strong earthquakes. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Ambient vibration testing of historic masonry towers for structural identification and damage assessment

The results of the ambient-vibration based investigations carried out to assess the structural conditions of a masonry bell-tower are presented. The tower, dating back to the XVII century and about 74 m high, is characterised by the presence of major cracks on the western and eastern load-bearing walls.The assessment procedure includes full-scale ambient vibration testing, modal identification from ambient vibration responses, finite element modelling and dynamic-based identification of the uncertain structural parameters of the model. A good match between theoretical and experimental modal parameters was reached for relatively low stiffness ratios in the most damaged regions of the tower. Furthermore, the model identification, carried out by using two different methods, provided consistent structural parameters which are also in close agreement with the available characterization of the materials.