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。     

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.     

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。     

环境激励下特高压输电塔线体系气动阻尼的识别

结合±800 kV特高压直流输电线路气弹模型的风洞试验,利用经验模态法、随机减量法及H ilbert变换法识别环境激励下气弹模型的结构参数.研究输电单塔及塔线体系在不同风速下气动阻尼及固有频率的变化特性.结果表明:在环境激励下,结构频率有随风速减小的趋势,而气动阻尼比有明显增加,特别是塔线体系较单塔更为显著;塔线体系的频率及阻尼比较单塔均有提高,阻尼比提高较为明显,随着风速的增加,气动阻尼变化明显,气动阻尼对风振响应的影响应引起重视.     

鼓型输电塔的模态分析及地震荷载下的响应

为研究输电塔的动力特性,以新密市煤炭局某一输电线工程为背景,利用ANSYS有限元分析软件建立鼓型输电塔的三维模型,研究角钢朝向对结构自振频率的影响,并进行了输电塔的模态分析及在地震作用下的瞬态分析.结果表明:角钢不同朝向对塔的自振频率有一定影响;由于振型的多样性,鼓型输电塔的动力特性较为复杂;在地震激励下,结构横担下局部区域位移和加速度均较大,局部刚度较小.这为进一步对鼓型输电塔的结构优化、修改和加固提供了可靠的理论依据.     

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.     

基于NExT的转角输电塔自振频率实测研究

基于自然激励技术和特征系统实现算法,通过现场实测研究了某220kV大跨度转角输电塔线体系的自振频率。基于有限元理论建立了一塔两线的输电塔线体系分析模型,并考察了有无导线时输电杆塔的动力特性的差异。基于理论分析的输电杆塔振型特点,并结合实际杆塔的构造特点,制定了测试方案和传感器布置位置。通过现场实测获得了结构的加速度响应。基于NExT技术得到了加速度的脉冲响应信号,并在此基础上采用特征系统实现算法进行了各工况下结构体系的自振频率的识别。结果表明,实测结果与理论结果较为吻合。由于导线的存在,结构体系的自振频率发生了一定程度的减小,输电杆塔表现出了较为明显的扭转振动特点。     

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。     

塔架结构模态特征及地震时程分析

利用有限元软件ANSYS,以密平线改建工程中的一个塔架为研究对象,建立了空间有限元模型,对其进行模态分析得到前10阶自振频率和振型,并分析振型特点,然后采用时程分析法研究输电塔在3种不同地震波作用下的地震响应.分析结果表明,地震作用下铁塔支座反力和反弯矩较静荷载作用下有大幅增长,并且不同类型地震波的加速度响应幅值差别很大,说明弄清楚建筑结构所处场地的类别是设计的关键因素,设计时地震作用对基础的影响不可忽略;塔头控制结点位移符合抗震规范的要求,为进一步控制研究提供了理论基础.     

大跨度地下结构振动性态试验研究

介绍了某大跨度地下结构的振动台试验，通过试验对拟定结构的自振频率、阻尼比及动力响应进行分析，并重点分析了地下结构对竖向地震激励的响应。讨论了在不同埋深下，土与结构的相互作用对地下结构抗震性能的影响。     

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.     

随机地震多点激励作用下对称结构的扭转效应

结合GB 50011-2010<建筑抗震设计规范>选取与规范各类场地条件相适应的Clough-Penzien 地震动随机模型功率谱的谱参数,从多点输入地震角度研究了不同场地、不同设计地震分组情况下单层对称空间刚架结构的动力响应,结果表明:多点非一致地震激励下,即使严格意义上的对称结构也会产生明显的扭转效应,扭转效应大小可采用一致激励下使结构产生同样扭矩的等效偏心率来衡量,且等效偏心率随结构体系的自振周期、平扭周期比、场地条件等因素变化而改变;对于多高层时称结构,多点非一致激励扭转效应的影响主要集中在结构底层附近,这种作用方式类似圣维南局部性原理.     

输电塔线体系的动力响应分析

以有限单元法为理论依据,建立了较精确的塔线体系模型,先对其进行模态分析,可以得出塔线体系主要振型与单塔振型接近,只是耦合了导、地线的模态;然后对单塔和塔线体系两种模型分别进行地震响应分析,通过对比可以得出:导、地线的存在使输电塔的位移和加速度响应有所减小,在一定程度上起到了类似阻尼器的作用,但因为导、地线的质量不可忽视,塔底支座各个方向的反力并非都减小,设计时应综合考虑输电线对输电塔的影响.     

行波激励下圆柱面巨型网格结构的地震响应分析

考虑到大跨空间结构中的空间相关性影响,采用动力时程分析方法研究了一维及多维罕遇地震作用下行波激励对圆柱面巨型网格结构的地震响应影响.首先通过输入水平横波和纵波,考行波激励时结构弹塑性位移和应力大小、应力范围、以及屈服杆件随时间的分布和发展,然后研究了不同维数地震作用下和不同跨度下结构的行波效应,结果表明,行波激励对结构响应的影响与一致激励下有较大差异,且不同地震作用下和不同跨度下的差异有所不同,说明对大跨度空间结构需要考虑不同地震作用下的行波激励影响.     

滩坑水电站分层取水进水塔地震响应计算

首先采用附加质量法对滩坑水电站分层取水进水塔的自振特性进行了计算,然后根据《水工建筑物抗震设计规范》中的地震加速度谱,采用振型分解法计算了该塔的地震响应.计算结果表明,这种高耸格构式岸塔是一种位于水中纵、横向刚度都较小的柔性结构;进水塔的位移与应力最大部位主要发生在横、纵梁塔壁连接处,以及塔壁与下游侧边坡的连接处,进水塔主体应力很小,说明在地震作用下进水塔结构是安全的,其计算结果已被该工程设计所采用.     

高烈度区斜拉桥横向约束方案优化分析

为了确定强震作用下斜拉桥合理的横向抗震约束体系,以可克达拉大桥为工程背景,采用非线性时程分析法,分析了4种横向约束体系即横向滑动体系、全限位体系、位移相关型减震体系和速度相关型减震体系对强震区大跨度桥梁地震响应的影响,重点对钢阻尼器的屈服荷载和黏滞阻尼器的位置及相关参数进行优化分析,并与其他体系的地震响应进行了对比。结果表明：在强震作用下,对于大跨度桥梁横向滑动体系和全限位体系均不是理想的抗震体系;而在墩梁、塔梁之间设置减隔震装置可以有效减少横桥向的墩梁、塔梁的相对位移及地震剪力和弯矩;然而,从桥梁正常使用的角度来看,塔梁之间布设横向钢阻尼器装置优于黏滞阻尼器装置。     

大跨度高位连体桁架竖向地震响应随机振动分析

采用绝对位移直接求解的虚拟激励法,利用ANSYS有限元分析软件的谐响应分析模块,对某大跨度高位连体结构进行竖向一致、行波激励下的地震响应随机振动分析。结果表明:大跨度高位连体桁架竖向地震作用系数明显比《建筑抗震设计规范》给出的屋架竖向地震作用系数大,平均增幅达50%左右;竖向行波激励能减小连体桁架的动力响应,设计时不需考虑竖向地震行波效应。     

基于SSI的干字型输电塔线体系自振频率实测研究

基于现场实测,采用随机子空间方法研究了干字型输电塔线体系的自振频率特点。阐述了随机子空间方法的原理。采用有限元方法建立了干字型输电塔线体系有限元分析模型并研究了塔线体系的耦联振动效应。基于输电杆塔动力特性的特点以及实际结构的构造特点,制定了实测方案和传感器布置方案。通过现场实测获取了塔线体系不同位置和不同方向的加速度响应,基于随机子空间算法确定了结构振动的稳定图并识别了杆塔的自振频率。结果表明:实测结果与理论分析结果较为吻合,塔线体系的耦联振动较为明显。     

弦支穹顶结构预应力设计及其抗震性能研究

本文给出了弦支穹顶结构的一种基于平衡矩阵理论和最优化理论的预应力确定方法。通过对不同预应力水平以及不同上部单层网壳截面弦支穹顶的模态分析讨论了该结构体系的动力特性。并研究了弦支穹顶在地震作用下的基本特性,对比分析了相应单层网壳和弦支穹顶的动力响应。分析结果表明：弦支穹顶结构的自振频率随着预应力水平的提高而增大;但随着上部单层网壳刚度的增大,预应力的大小对其自振频率的影响逐渐减小;弦支穹顶的下部张力集成体系（索杆体系）降低了上部单层网壳大部分单元在地震作用下的最大应力,尤其是外层单元的应力。