考虑损伤的输电塔下击暴流作用下的结构安全评定模型

输电塔为高耸结构,具有柔度大、阻尼小的特点,对风载荷非常敏感,易发生振动疲劳损伤和极端条件下的倒塌破坏。因输电塔在下击暴流作用下的倒塌事故近年来屡见不鲜,故对在役输电塔结构进行下击暴流作用下的安全评定显得非常重要。根据已有的资料归纳出下击暴流的风暴特征,并从风工程的角度确定了下击暴流的风载荷值。为了模拟输电塔在役状态,分别对其可能出现的螺栓脱落、拉杆塑性疲劳断裂、压杆失稳3种损伤进行了ANSYS有限元分析,进而得出考虑损伤的输电塔有限元模型,为输电塔安全性研究提供参考。     

高耸塔架结构节点联结螺栓松动等效模型研究

法兰连接是输电线塔等高耸钢结构中常用的一种连接方式,法兰处螺栓的松动是结构容易发生的损伤。如果损伤发生进而继续发展必将会危害到结构的安全。因此及时发现螺栓联结损伤并进行修复对结构的安全非常重要。该文对螺栓松动损伤引起结构刚度的影响进行了研究,并通过优化等效的方法建立了不同螺栓松动损伤下的分析模型,为高耸塔架结构节点螺栓松动损伤诊断系统的建立提供了依据。     

基于遗传算法的塔架节点螺栓脱落的损伤诊断

输电塔线体系是国家的重要生命线工程,在此类结构中,节点是用螺栓联结的,由于螺栓在长期的风致振动中会产生脱落损伤,为了确保人民的生命财产安全,开展对输电塔架结构节点螺栓脱落损伤的诊断研究十分必要.针对高耸塔架结构节点损伤的特点,建立了具有螺栓脱落损伤的塔架结构的有限元模型,提出了基于改进遗传算法的节点螺栓脱落的损伤位置和程度的识别方法;最后,通过对一实际大跨越塔架结构的数值仿真分析,表明文中提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的.     

500kV输电塔承载能力分析及优化设计

研究覆冰情况下输电塔的承载力和合理构造,具有重要的工程和社会意义.本文以500 kV酒杯型输电塔为例,建立有限元分析模型,考虑输电塔结构的几何非线性和材料非线性,计算在自重、覆冰和风荷载及正常与断线导线张力作用下,输电塔结构的承载力.通过比较18种荷载组合下输电塔杆件应力和位移,确定出输电塔结构的薄弱部位,并对其进行优化设计,在横担和塔身处添加斜杆和水平支撑,并调整塔颈形状,验算结果表明,优化设计后的塔型,其整体刚度和承载力均有大幅度提高.     

极限强风荷载作用下输电杆塔节点承载力研究

研究了极端强风荷载作用下输电杆塔连接节点的承载力特性。首先基于非线性有限元理论建立了输电塔线体系的分析模型,随后采用随机模拟方法建立了输电塔线体系强风荷载模型和荷载模拟方法及输电塔线体系风致响应的分析方法。进一步地建立了输电杆塔连接节点的精细化有限元模型及其承载力的非线性分析方法和非线性迭代收敛准则。以南方沿海地区某实际输电线路为工程背景,研究了极端强风荷载作用下杆塔节点的承载力特性。结果表明:极端强风荷载作用下输电塔发生损伤破坏,此时连接节点处也进入塑性,其承载力也表现出了非线性特点。     

桥梁健康监测中损伤特征提取的小波包方法

针对桥梁健康监测中结构损伤识别的特点,从模式识别的角度提出和分析了损伤特征提取问题.阐述了基于小波包分析的两种节点能量特征提取的方法.为了研究小波包系数节点能量和小波包信号成分节点能量对损伤信息进行特征提取的差异,通过对随机荷载激励下的连续梁进行数值模拟,得到了结构未损和损伤状态下的加速度时程信号.应用小波包变换,对不同结构状态下的加速度信号分别提取了两种小波包节点能量特征,并对它们作为结构损伤特征指标的敏感性进行了比较.认为两种特征指标的敏感性相差很小,而小波包系数节点能量特征指标的计算效率更高,更适合桥梁健康监测中损伤特征提取的要求.     

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...     

输电塔主材双包连接节点螺栓不均匀受剪研究

依据钢结构理论阐明了输电塔主材双包节点螺栓的双重不均匀受剪原理,通过精细化数值分析验证了理论的有效性和可靠性,结合参数分析和钢结构计算原理推导了主材双包节点螺栓不均匀受剪的计算方法。结果表明:双包连接螺栓的受剪主要表现为双重不均匀性,一方面为螺栓纵向受剪不均匀性,即端部螺栓承担主要的内力,中间部位螺栓受力较小;另一方面由于轴力对螺栓双剪面的偏心弯矩以及内包角钢和外贴节点板连接刚度的较大差异,使得螺栓的两个剪切面受剪不均匀,即螺栓横向受剪不均匀性。输电塔结构设计中未考虑双包螺栓的横向受剪不均匀性,低估了螺栓的最不利剪力,偏于不安全。研究结论可以用于指导工程实践,对输电塔结构设计的发展具有重要意义。     

耐张输电杆塔的塔线耦联动力特性分析与实测研究

采用理论模拟和实测方法研究了耐张输电塔的塔线耦连动力特性问题。建立了耐张输电杆塔的力学模型,然后基于有限元理论建立了输电塔线体系有限元分析模型。随后介绍了耐张输电塔线体系采用随机子空间方法的动力特性识别方法。以南部沿海地区某耐张输电塔线体系为工程实例,研究了有无导线时耐张输电塔动力特性的差异。进一步地,通过现场实测获取了耐张输电塔的多个位置的加速度时程曲线。采用随机子空间方法确定了耐张输电塔振动的稳定图并进一步识别了结构的动力特性。结果表明,耐张塔由于自身刚度较大,导线对其平动模态的影响较小,但由于导线的约束作用对耐张塔扭转模态的影响较为显著。     

基于小波总能量相对变化的拱桥吊杆损伤识别

为了识别拱桥吊杆损伤,提出基于小波总能量相对变化的损伤识别方法.以一典型钢管中承式拱桥为研究对象,通过对测点处的加速度动态响应信号进行离散小波变换,计算出测点处的小波总能量.以结构未损伤状态为基准,构造基于小波总能量相对变化的损伤指标.用提出的识别方法研究冲击类型、加载位置、噪音信号及损伤程度等参数对识别结果的影响.结果表明:提出的损伤指标可识别出不同位置设定下吊杆损伤,并对损伤程度具有较强的敏感性;对于不同的冲击类型及加载位置均能识别出拱桥吊杆损伤,且在不同信噪比(0,5,10和20)下鲁棒性好.     

圆钢管混凝土 K 型焊接管板节点受力性能试验

为研究格构式钢管混凝土风力发电机塔架K型焊接管板节点的受力性能,进行了4个圆钢管混凝土K型焊接管板节点的单调静力加载试验和1个空心圆钢管K型焊接管板节点的对比试验,探讨了该类节点的破坏模式、极限承载力以及节点区应力分布和发展规律,研究了各试验参数对节点受力性能的影响。试验结果表明：塔柱内混凝土的填充使得焊接管板节点的破坏模式由节点交汇处塔柱管壁塑性变形失效转变为节点板失效和腹杆失效;节点的极限承载力大幅增加,变形减小;节点几何参数和构造参数的变化对试件受力性能的影响较大;当节点板中部设置加劲肋时,节点的承载力提高,节点板平面外失稳得以避免;当节点极限承载力由腹杆屈曲或屈服承载力控制时,在一定范围内随着腹杆与塔柱管径比和壁厚比的增加,节点的承载力提高。     

塔式起重机钢结构损伤诊断试验研究

对塔机进行损伤监测,可以及时发现塔机存在的安全隐患,提高塔机运行的可靠性。文章基于塔机主要的钢结构构件—标准节用主弦杆损伤诊断的试验研究,利用连接高强螺栓松动程度的不同模拟结构的损伤状态,获取结构相应位置的应变数据和水平倾角位移数据,并对实验数据进行比较和分析,阐明了塔式起重机钢结构损伤的特征及诊断方法。结果表明:应变特征值能够较好地反应出结构的损伤情况;当以水平倾角变化率作为特征输入量,用Gauss径向基核函数作为支持向量机核函数进行损伤识别,判断正确率最高可达到88.5%,用位移变化率作为支持向量机的特征输入量,能够实现塔机钢结构的损伤诊断。     

冷弯型钢抗弯斜节点抗震性能试验研究

对冷弯C型钢抗弯斜节点的抗震性能进行了试验研究.设计了6个梁柱斜节点,通过施加低周反复荷载,研究了该节点在低周反复荷载作用下各连接组件板域的应变分布以及节点板厚度、螺栓间距对节点承载力、刚度、延性及耗能性能的影响.     

方形塔的有限元分析

应用 AN S Y S有限元分析软件, 考虑设备承受的内压、 液柱静压力、 风载荷以及地震载荷等多种工况 载荷, 对原料储斗方形塔进行了有限元参数化建模与分析, 并对平盖结构进行了优化设计, 确定了底部支撑基础环 板上地脚螺栓的尺寸和数量, 完成了对整台设备的强度计算, 为进一步进行详细设计及制造奠定了基础。研究结果 对方形塔的工程设计具有一定的指导意义。     

单角钢螺栓连接节点板拉剪性能研究

对某角钢塔典型节点进行足尺试验研究和有限元参数分析,考察单角钢连接节点板受拉剪时的工作性能和破坏模式.结果表明,单角钢连接节点板受拉剪时可能发生块状拉剪撕裂和受拉断裂两种破坏模式;垂直于受力方向的螺栓孔间距、顺受力方向的螺栓孔间距和节点板形状对单角钢连接节点板的极限承载力有显著的影响;偏心作用只会降低节点板的屈服破坏承载力,对其极限承载力影响甚小.通过可靠度分析,评价现有节点板设计方法用于单角钢连接节点板的适用性.     

基于关联模态云推理算法的输电塔结构损伤识别

为了解决输电塔等工程结构在不确定因素干扰下的损伤识别问题,提出了一种基于关联模态的云推理算法。建立残余力基本方程,并分析了基于残余力向量的损伤识别原理;提出了基于残余力的云推理算法,给出了云模型的数字特征,分析了前件云发生器和后件云发生器,给出了基于灰云模型的定性规则库建立方法,并利用云规则组成了相应的云推理系统。考虑到残余力法易受测量噪声等不确定因素干扰的弱点,进一步提出了关联模态云推理算法,以提高损伤识别的精度和可靠性,并采用输电塔结构模型进行了损伤识别研究。数值计算结果表明,关联模态云推理算法可以较好地识别出结构损伤,其识别效果明显优于残余力向量法和残余力云推理算法。     

利用模态应变能指标的斜拉桥拉索损伤识别

由于拉索是大跨度斜拉桥的主要承重构件之一,拉索中的损伤对于大跨度斜拉桥结构的安全会产生不利的影响.为实现对斜拉桥拉索损伤识别确保结构的安全,首先给出单元模态应变能定义,然后分析了基于单元模态应变能的损伤识别机理,提出了基于单元模态应变能变化率斜拉桥拉索损伤识别的实用方法,并以国内某重点斜拉桥为试验对象模拟3种不同的损伤工况情况,研究该方法的适用性.试验研究结果表明,单元模态应变能变化率指标是斜拉桥拉索损伤很好的敏感标识量,对单位置拉索损伤能够准确地给予识别,对于多位置拉索损伤识别,指标也能给予较好识别效果.该方法为斜拉桥拉索损伤检测提供了一条可靠有效的途径.     

高耸塔架结构节点损伤的一步诊断法

针对高耸钢塔架结构的损伤特点，建立了具有节点损伤的有限元模型，提出了一种基于模糊模式识别方法的一步诊断法，运用模糊模式识别理论对具体损伤节点位置和程度进行诊断。通过对一塔架结构的数值仿真分析，表明所提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的，具有实际应用价值。     

智能高耸结构系统应变信号无线采集器

根据智能高耸结构系统对应变数据采集与传输的需求,应用传感网络技术实现智能高耸结构系统的应变数据采集,将大量的传感器与骨干传输网络相连,在传感器与骨干网之间采用一种低成本、低功耗的ZigBee技术无线接入网络,研制了一种基于ZigBee网络的智能高耸结构系统应变信号无线采集器,由应变传感器、采集模块、处理模块和发送模块组成。解决了应变传感器的温度漂移和非线性等问题,并采用软件算法解决了无线通信的数据丢包问题,可实现空旷地带300m距离通信。试验结果表明,该采集器能实现对单塔多节点、多塔和复杂地形条件下的实时应变数据测量。