基于位移的输电塔地震易损性分析

针对输电塔地震易损性分析中极限状态和震害等级划分较粗、难以准确预测各级震害等问题,以直线酒杯型输电塔为例,选取最大塔顶水平位移作为工程需求参数,采用非线性静力分析确定了对应输电塔发生轻微损坏、构件屈服、结构屈服和结构倒塌等4个性能水平的极限状态,将输电塔震害划分为5个等级,进一步全面考虑风荷载、导地线荷载和自重荷载等,结合增量动力分析法系统提出了输电塔的地震易损性分析方法。     

基于深度学习的土木工程结构全过程响应智能计算框架

为了实现工程结构的准确、高效模拟，提出了完全基于深度学习的结构全过程响应智能计算框架，从数据侧到模型侧综合考虑了结构自身构造信息以及任意加载制度，能够适用于材料、构件甚至是结构体系等多层次力学响应预测问题。并根据结构计算场景特点制定了结构静态特征统一数据接口模式，保真结构原始信息输入，有效减少人工干预。在此基础上，引入了注意力机制与深度交叉网络，提出了结构静态特征表示学习模型PADCN(注意力机制预处理的深度交叉网络，pre-attention deep&cross network),能够兼顾结构静态特征的记忆性与泛化性，挖掘不同构造信息的耦合关系。将PADCN模型与动态特征预测模型Mechformer相集成，并与设计的通用数据接口衔接，形成了端到端数据驱动的结构响应智能计算框架。为验证框架的有效性，以钢板剪力墙结构为载体开展数值试验，其中提出了适用于结构计算领域的数据增广算法，以缓解结构工程数据量匮乏的问题。结果表明：基于该框架的智能模型成功预测了不同构造的钢板剪力墙试件的全过程非线性响应，模拟精度优于精细有限元模型。同时，计算效率为传统数值方法1 000倍以上，证明该智能计...     

输电塔风致响应数值模拟研究进展

输电塔是输电线路中重要的承重设施,其结构安全性直接关系到国家电网和输电线路的正常运行。目前针对输电塔风致响应主要通过现场实测、风洞试验和数值模拟等方法进行研究。随着计算机技术和数值方法的发展,对输电塔风致响应特征进行数值模拟分析开始被广泛应用并取得了大量研究成果。相关的数值模拟研究先通过建立对应的风荷载模型和结构模型,然后以有限元方法分析结构动力响应特征和研究对应的风振控制方法,因此从风荷载模型、结构模型、动力响应特征和风振控制研究等方面总结输电塔风致响应数值模拟研究进展。近地面风场的平均风和脉动风模型是构建结构风荷载的基础。针对平均风主要采用指数型和对数型风速剖面模型,而脉动风则主要根据相关的脉动风谱进行模拟。在不同极端气象条件下,风场表现出不同于良态风的风场特征,对应的平均风和脉动风模型需要进一步根据实际情况研究。构建输电塔风荷载还需要结合相关的结构参数,其中塔体结构整体挡风效应以及塔体构件之间的遮挡效应可通过流场模拟进行分析研究。对输电塔塔体结构建立有限元模型时,通常可将之视为刚架结构和桁梁混合结构,而利用桁架结构进行模拟的误差较大。输电塔所承受的荷载除了风荷载等外部环境荷载外,还应考虑输电线对塔体结构作用带来的影响,因此需建立塔线耦合体系对实际输电线路中塔体结构特征进行模拟。在构建塔线体系有限元模型过程中,可结合悬链线理论和导线水平张力对导线进行建模和找形。基于风荷载模型和结构模型可进行塔体风致响应分析,结构动力特征会对风致响应产生重要的影响,其中导线对塔体的作用使得整体体系的结构动力特征更加复杂。对于不同来流风向条件下输电塔的风荷载,我国相关规范有对应的计算系数和分配系数,而在塔线耦合体系中,风向对塔体结构风致响应的影响更显著。根据是否需要外界能量输入,结构风振控制分为主动控制、被动控制和混合控制。迄今为止,被动控制特别是调谐质量阻尼器仍然是对输电塔风振控制的主要方法,其中阻尼器的自振频率应与塔体自振频率保持一致,风振控制效果才能达到最佳,但是塔线耦合作用使得风振控制的优化更为复杂。此外,还对未来可能的研究方向进行了展望,进一步研究特殊天气风场特征、开发更可靠的有限元建模方法、深入研究塔体扭转向及沿线向响应特征、优化TMD设计参数和布置方案等都应是未来重要的研究方向。     

顺风作用下输电塔疲劳可靠度分析

输电塔是电力输送的载体,是重要的生命线工程.疲劳可靠度分析是预测输电塔结构使用过程疲劳损伤寿命的有效方法之一.选取六安500kV双回路SZ34型塔体为研究对象,简化输电塔受力点,依据Davenport谱模拟脉动风荷载时程,考虑平均风速分布概率的影响,进行输电塔结构关键杆件应力响应分析.基于Weibull概率分布理论导出疲劳可靠度分析模型.通过静力分析得到塔体关键杆件,采用雨流法、材料累积损伤准则及系统可靠度理论,计算输电塔关键杆件的疲劳寿命及可靠度,预测输电塔结构系统的疲劳使用寿命及可靠度.这种方法可以在计算疲劳寿命的同时,利用可靠度计算检验疲劳寿命的正确性.通过工程实例仿真分析,表明该方法可以准确高效地预测输电塔结构的疲劳寿命及可靠度,为今后进一步的工程应用奠定了基础.     

变电站高耸避雷针风灾易损性分析

针对变电站高耸避雷针的风致倒塌事故，以一代表性工程为例展开风灾易损性分析，以明确结构的抗风安全性。采用结构拉丁超立方抽样和脉动风场模拟以同时考虑结构和风荷载作用的随机性，通过考虑材料非线性的静力Pushover计算和增量动力时程计算获取结构静动力响应；在基于性能的分析框架下，确定结构顶端位移为损伤指标并给出了4种性能水准的量化值；通过对结构响应需求与荷载强度的回归分析和易损性函数获得易损性曲线，明确了结构的抗风性能。另外，对结构响应需求与荷载强度的回归拟合方式也进行了讨论，认为双对数形式更为合理。     

基于长短时记忆网络的结构地震响应预测

在地震作用下,为了给建筑结构的半主动、主动及智能控制系统提供持续稳定、精确实时的响应输入,提出一种基于长短时记忆网络(LSTM)深度学习框架的地震响应预测方法。将三种不同数据特点的地震加速度作用于钢梁有限元模型,采集响应数据库,对LSTM深度学习框架进行搭建、训练及参数优化,完成模型的数据测试,最后将该深度学习框架运用于某框架-剪力墙结构模型的顶层位移响应预测,并与试验数据进行对比。研究结果表明:在不同外部激励作用下,基于LSTM的地震响应预测策略具有较高的精确度和稳定性,可为控制系统预先提供准确的动力响应,从而有利于实现工程结构的在线实时减震控制。     

基于主材防屈曲的输电塔新型抗风加固方法研究

输电塔属于高柔结构,风致响应敏感。主材角钢作为输电塔的主要构件,其承载能力特别是受压抗失稳能力是影响输电塔抗风性能的主要因素。以提高主材角钢受压状态下的防屈曲能力为目的,兼顾考虑降低开螺栓孔对原主材的损伤,提出一种新型加固方法。并通过对6个足尺角钢构件进行加载试验,检验该新型方案的加固效果;分析不同加固参数对提升主材性能的影响;采用有限元方法对试验进行数值模拟,确立合理的有限元建模方法,为输电塔整塔加固方案设计提供依据。结果表明：该方案能够大幅提高构件的抗压承载力,并有效改善构件的延性;端部螺栓数目对加固效果影响明显;确定了抱箍间距的合理取值;拼接副主材的应力滞后对加固效果基本没有影响。     

基于长短期记忆神经网络的空间网格结构损伤预测和评估

以凯威特型(K6)球面网壳为研究对象,研究基于数据驱动的空间网格结构的损伤预测和评估。通过数值模拟得到大气均匀腐蚀作用下结构模态频率的结构健康监测(SHM)模拟数据,基于长短期记忆(LSTM)神经网络,建立了结构损伤预测和评估的深度学习模型。最后,总结了基于LSTM神经网络的空间网格结构损伤预测和评估方法。结果表明:LSTM神经网络可以对SHM数据建立基于数据驱动的深度学习模型,对结构健康状态进行预测和评估。建立的模型在模拟数据上表现良好,具有良好的抗噪性,能很好地拟合SHM模拟数据趋势。利用更新后的数据集重新调整模型,可以达到持续对结构健康状态预测和评估的目的。     

火灾下组合钢框架的倒塌性能

<正>美国研究人员对火灾下组合钢框架的倒塌性能开展了研究。通过有限元方法建立了六层钢框架结构的三维数值模型,该模型包括抗弯框架、承重力框架和中心支撑框架。选取标准火灾曲线和参数火灾曲线模拟火灾荷载,在两种不同的火灾情况下分别应用于建筑物模型。火灾工况包括一楼拐角隔间火灾和一楼整层火灾。通过不同火灾工况下结构的响应,评估整体结构的抗火灾倒塌性能。研究结果表明,采用有限元数值分析方法,可以合理准确地预测钢结构的结构响应,包括结构构件和节点在火灾过程中的倒塌机理和行为。     

耐张输电塔杆件风致应力分析

为了研究耐张输电塔的风致响应和应力特点,首先基于有限元理论建立了耐张输电塔的分析模型,建立了其风振响应和应力的计算方法。以南部沿海地区某实际耐张输电塔为对象,分析了结构体系的风致响应和杆件应力。研究表明:结构的风致响应显著,部分斜材杆件应力超过了屈服强度,结构已经达到了承载力极限。