重力坝的三维地震动力可靠性分析

基于首次超越破坏机制的理论，在三维重力坝的地震动力可靠性分析方面作了有益的探索．结合验算点法和反应谱法，建立了三维重力坝的地震动力可靠性分析方法，并将其应用到向家坝泄水坝段的地震动力可靠性分析中．该方法既能计算坝体的点可靠度，也能用来分析建基面抗滑稳定可靠度，方法简捷实用．     

非线性振动系统的主共振的增量谐波平衡法

利用增量谐波平衡法来研究单自由度非线性振动系统的主共振 .用傅里叶级数展开与时间有关的量 ,然后应用增量谐波平衡法 ,得到一个非线性的代数方程组 ,并建立了适合于计算机运算的数值模型 ,算例表明此方法是有效的     

大跨越钢管混凝土输电塔顺风向分区风荷载谱识别方法

为了从风洞试验测量的位移响应中较好地识别出钢管混凝土输电塔的风荷载,本文对荷载识别过程进行了模拟。首先选择了3种类型的风荷载谱并将它们分区施加于输电塔的多质点模型上,利用随机振动理论计算出结构的位移功率谱;然后,推导出了从几个测点的位移功率谱识别分区风荷载谱的方法,并定义了评价识别效果的误差指标;最后,分析了测量精度、测点数量及位置、模态数及风荷载系数等对荷载识别精度的影响,得到一些对实际风洞试验具有重要指导价值的结论。     

基于完全气弹模型风洞试验输电塔风荷载识别

按照基本缩尺律,设计、制作了输电塔完全气弹模型,并通过大气边界层风洞试验,测试了多种风速、风向条件下输电塔的位移与加速度响应。通过加速度响应功率谱识别出结构的固有频率,并采用Hilbert-Huang变换结合随机减量法识别出包含结构阻尼和气动阻尼的结构总阻尼。利用虚拟激励法建立了由测点位移响应来识别结构顺风向、横风向风荷载的方法。由识别出的风荷载谱曲线,利用非线性最小二乘法拟合得到输电塔顺风向、横风向风荷载经验公式。研究结果表明：风洞试验设计、制作的输电塔气弹模型,测试得到的模型第1阶自振频率与有限元计算结果吻合较好;横风向荷载谱形态与顺风向的相比有较大的区别,其能量分布在一个更宽的频带上,其峰值频率是顺风向的3～4倍。     

响应面法在结构体系可靠度分析中的应用

一个失效模式由许多的失效单元构成,它是一个并联系统;而所有的失效模式构成一个串联系统。整个结构体系可看成是许多并联系统(失效模式)组成的一个串联系统。首先,利用基于响应面的随机有限元法来获得失效模式中各个单元的极限状态方程,这些方程都是二次多项式;第二步,利用结构可靠度分析中的几何法得到这些方程的等效线性化方程从而可逐步得到该失效模式的等效线性化方程;第三步,计算各失效模式间的相关系数;最后,由Ditlevsen界限法来计算结构的体系可靠度。算例表明,利用该方法来获得大型、复杂结构的体系可靠度具有高效、实用的特点。     

大跨越钢管混凝土输电塔地震作用弹塑性分析

利用静力和动力两种方法研究了一个大跨越钢管混凝土输电塔在地震作用下的弹塑性力学性能,包括:1) 建立了精细的输电塔和塔线体系两种有限元模型以及输电塔材料的非线性模型;2) 将由振型分解反应谱法得到的结构底部剪力按第一阶振型分配到有限元模型的各个节点上,一步步增加节点力,使材料逐渐进入塑性状态直到计算不能收敛为止。静力分析表明:结构失效是由于薄壁钢管单元失效造成的,而钢管混凝土单元还没有失效,结构的极限荷载由薄壁钢管单元决定;3) 利用时程法进行罕遇地震下的输电塔弹塑性分析。动力分析表明:在地震作用下,塔上许多单元很快就进入了塑性,在最后时刻,有一定数量的薄壁钢管单元已经破坏,但钢管混凝土单元没有出现破坏的情况,该塔能实现“大震不倒”的目标。两种方法都显示塔的中部是结构的薄弱处。     

规范方法计算高层结构风振底部剪力的精确度研究

中国荷载规范利用惯性风荷载(IWL)法来计算等效静力风荷载,由这样的等效静力风荷载可得到精确的1阶位移响应,但计算其他类型响应的背景分量往往误差较大,特别是结构底部剪力的背景分量.分别利用IWL法和随机振动理论计算出结构总动力响应(包括背景响应和共振响应),定义两者之比为IWL法精确度因子C.通过对因子C的研究,得到结论:(1)当结构的第1阶振型为弯曲型时,对绝大部分的钢结构和频率f1≤0.29 Hz的钢混结构,由IWL法计算的总动力底部剪力精确度C≥95％;(2)当结构的第1阶振型为剪切型时,对f1≤0.7Hz的钢结构,由IWL法计算的总动力底部剪力精确度C≥95％;由IWL法计算的钢混结构总动力底部剪力精确度小于95％;(3)IWL法计算的总动力响应的精确度不满足要求时,需要进行修正,提供了对总动力底部剪力响应进行修正的方法.     

覆冰荷载下输电铁塔体系可靠度研究

研究在覆冰荷载作用下,输电铁塔主要失效模式及其体系可靠度。建立覆冰荷载作用下寻找输电铁塔主要失效模式的方法,该方法以覆冰厚度为控制量,可以方便地获得铁塔的主要失效模式及相应的极限覆冰厚度。利用基于响应面的随机有限元法来获得各失效模式上各个单元的极限状态方程,然后用逐步等效线性化法得到各失效模式的等效线性化极限状态方程。所有的失效模式组成一个串联系统,计算各失效模式间的相关系数,最后由Ditlevsen界限法计算输电铁塔体系可靠度。分析在2008年初的冰雪天气里发生倒塌的我国南方某220kV输电铁塔的主要失效模式及其体系可靠度。通过计算指出由于不平衡张力的存在,使输电铁塔的极限覆冰厚度接近于它的设计覆冰厚度;同时指出:如果借鉴构件的目标可靠度指标的话,既有输电铁塔在设计覆冰条件下,体系可靠度指标不能满足要求。     

格构式塔架风载体型系数的风洞试验研究

利用高频测力天平风洞试验分别得到了三种典型的格构式塔架的基底弯矩、基底剪力时程,在此基础上提出了格构式塔架的风载体型系数取值方法,进而计算出上述格构式塔架在不同工况下的风载体型系数.通过将风洞试验得到的结果与荷载规范的值进行对照,得到了一些有用的结论.     

基于气弹模型风洞试验的输电塔—线体系风致响应分析

为分析输电塔—线体系的风效应,设计并制作了输电塔—线体系完全气弹模型,通过风洞试验测试了不同风速和风向角下单塔沿高位移响应、导线线端张力作用下的绝缘子动应变,导线1/4、1/2和3/4跨位移响应以及挂线后输电塔沿高位移响应。结果表明,输电塔挂线与不挂线位移响应随风速递增,且塔顶位移变化显著;强风作用下导线发生明显的风偏振动;挂线后输电塔线体系振动呈非线性耦合特性。重现了输电塔在极限风荷载作用下的风毁现象,与实际破坏模式相符。可见通过对输电塔进行局部优化,可在增加少量构件的情况下,使倒塔极限风荷载得以显著提高。