特高压单回路酒杯型输电塔线耦联体系振动台试验研究

特高压输电工程在我国进入大量建设阶段后,尚未经历严酷的自然灾害考验。为了分析强震作用下特高压塔线耦联体系动力反应特点以及导、地线对单塔结构动力反应的影响,该文针对特高压格构式输电塔线体系进行了振动台试验研究,旨在为特高压塔线体系的合理抗震设计提供基础。试验以1000kV特高压交流单回路输电线路工程为背景,设计制作了三塔两线体系模型并模拟了体系的边界条件,选取四种不同类型的地震激励,针对塔线体系及单塔进行了八度罕遇下的动力测试。研究结果表明：挂线后该型塔垂直线路方向自振频率下降较为明显且塔线体系动力反应受地震激励类型影响较大;与单塔相比,挂线后该型塔垂直线路方向的能量分布较为显著的向低频区转移;地震作用下,挂线形式下的该塔各项动力反应比单塔结构降低了4%~45%,导线、地线的存在提高了该塔的抗震能力。杆塔动力分析时应考虑导线、地线的影响,否则将会过高的估计塔架结构的地震反应。     

输电塔-导线耦联体系模型的振动台试验研究

进行了大跨越输电塔-导线耦联体系的振动台试验,用以检验所提出的输电塔-导线耦联体系理论计算模型和方法的合理性和正确性.试验结果表明,在纵向和侧向振动情况下,最大加速度地震反应的理论值和试验值的误差均在可以接受的范围以内,说明所提出的输电塔-导线耦联体系的理论计算模型是合理的.从理论计算结果和试验结果的误差分析可知,侧向振动情况下的输电塔理论计算模型要比纵向情况下的精确一些.导线对输电塔地震反应的影响较大,在实际计算中不可忽略.塔架与导线之间存在的耦联作用越显著,导线对输电塔地震反应的影响越大.     

高压输电塔-线耦联体系的实用简化抗震计算方法

在现阶段的输电塔线体系抗震设计计算中均不考虑导线对塔的影响,然而大量的研究表明,按照现行<电力设施抗震设施规范>设计的高压输电塔线体系在强震作用下是偏于不安全的.根据5个实际工程,分别建立了高压输电塔线体系的三维有限元模型,并且考虑导线的几何非线性,以模拟两者间振动耦联效应的模型,进而验证输电塔-线耦联体系的简化抗震计算方法.分析结果表明,在纵向振动下,塔线耦联体系有限元模型结果与简化方法计算结果吻合得比较好,最大平均误差在5%以内;在侧向振动下,塔线耦联体系有限元模型结果与简化方法计算结果相差稍大,但最大平均误差也仅约为8%,由于某个输电塔共振引起的,这样的误差在实际工程中是完全可以接受的.最后,这些结果可供编制有关输电塔体系的设计规范提供参考.     

输电塔线体系力学模型研究进展

输电塔线体系是重要的电力能源基础设施,长期于野外恶劣环境下服役,其高柔特性使得它在强烈外荷载作用下的响应较为显著.国内外发生了很多输电线路在强风强震、覆冰、腐蚀等作用下的破坏事故,造成了严重的损失.因此,国内外积极开展了输电线路的监测评估与防灾减灾的研究和工程应用工作.输电塔线体系力学模型的建立是开展输电线路监测评估和...     

新天津图书馆模型振动台试验设计

为测试并研究新天津图书馆在地震作用下的抗震性能,对图书馆主体结构进行了1/20的模型振动台试验。该主体结构为钢框架-支撑体系,内部存在多处不规则抽柱和多处大悬挑桁架,结构竖向极不规则。据此,对该结构振动台试验模型进行了周密的设计与制作,内容包括试验材料的选取、动力相似关系的确定、模型加工技术的探讨以及试验方案的设计。最后,给出了试验的主要结果。     

地震模拟振动台试验模型相似设计中的材料弹性模量取值问题研究

为了提高结构地震模拟振动台试验的精度,采用实常用模型材料的力学性能试验与规范计算理论分析相结合的方式,对混凝土结构、砌体结构及钢结构地震模拟振动台试验模型相似关系设计中的材料弹性模量取值方法进行了系统研究,推荐了混凝土结构、砌体结构及钢结构地震模拟相似关系设计中材料弹性模量的合理取值方法。试验与分析结果表明：模型材料弹性模量的试验值与原型材料弹性模量的规范值可能会存在较大差异,造成模型相似关系中的模型与原型弹性模量比过小,使振动台试验结果失真。因此,当混凝土结构振动台试验模型采用微粒混凝土或砂浆材料浇筑时,模型材料与原型混凝土材料的弹性模型应统一采用规范提供的拟合公式根据材料立方体抗压强度计算得到;当砌体结构振动台试验模型采用小型混凝土砌块制作时,模型材料弹性模量应采用规范拟合公式由材料试验确定的砌体抗压强度设计值计算得到;钢结构地震模拟相似关系中的弹性模量比可采用1.0。以上结论可为不同结构地震模拟振动台试验的模型相似关系设计提供理论依据。     

高层建筑结构振动台模型试验与原型对比的研究

振动台模型试验是研究结构地震破坏机理和评价结构整体抗震能力的重要方法之一,如何正确处理试验模型与原型的相似关系以及如何由模型反应正确推导原型反应是很关键的问题。基于振动台试验,以12层的高层建筑框架结构为模型,对其进行了模型设计和试验,并运用大型非线性有限元分析软件MSC.Marc分别对原型结构和模型进行了地震作用下的动力响应分析。由模型地震反应按照动力相似关系推导出原型结构的地震反应,并将其与原型结构的计算值进行对比分析。通过对原型与模型自振特性、加速度、位移和剪力的对比,验证了模型与原型相似关系的准确性,振动台模型试验可以真实的反映原型结构的地震响应,据此,根据模型的试验结果可以对原型结构进行抗震性能的评估。     

实时耦联动力试验方法理论与实践

传统实时混合模拟对数值子结构多采用有限元计算,对于较复杂或自由度较多的结构,容易导致计算机在指定积分步长内无法完成结构下一步响应的计算。为了提高计算效率,该文提出一种基于代理模型的实时混合模拟方法,采用含外部输入的非线性自回归模型代替有限元计算。以非线性数值子结构和自复位阻尼器试验子结构组成的单自由度体系为对象,使用数值模拟的数据来训练代理模型,并对该模型进行实时混合模拟试验验证。试验结果表明,基于代理模型的实时混合模拟与传统实时混合模拟结果十分接近,具有替代后者的潜力。     

高压输电塔-线体系振动台模型非等比例问题研究

高压输电塔-线体系模型进行振动台试验时,由于模型跨度大以及实验室尺寸等条件限制,输电塔-线体系中塔与线的比例因子很难保持相同,此时需要将导（地）线的比例进行修正。从数值分析的角度出发,以辽宁盖州500kV输电线路的一段输电塔-线体系为例,输电塔的比例保持不变,导（地）线的修正系数分别取为1.0、0.5和0.4的情况下进行纵向和侧向下的一致和多点地震响应时程分析。研究结果表明,导（地）线的比例进行修正后,输电塔-线体系的地震响应与原模型保持一致,因此这种修正模型的振动台试验的精度满足工程要求。     

巨-子结构控制体系振动台试验与有限元模型对比分析

为了研究巨-子结构控制体系的抗震性能,该文进行了巨-子结构控制体系的振动台试验研究。试验模型均为钢框架模型且包括三个不同的模型,分别称为抗震结构模型、隔震结构模型和隔震-底层固结模型。采用大型有限元软件SAP2000对试验模型进行了非线性时程分析,并在主结构的加速度、层间位移,子结构的层间位移以及隔震层的变形方面与试验结果进行了对比分析。结果表明：理论分析与试验研究结果吻合较好,且不论是理论计算结果还是试验实测结果,隔震结构以及隔震-底层固结结构相对于抗震结构而言,结构的响应减小明显,说明结构施加隔震装置后能有效减小结构响应,从而保证结构的安全性。     

钢管混凝土单圆管拱模型重力失真影响振动台试验研究

为了研究重力失真对振动台试验相似模型地震响应的影响,基于人工质量的混合模型相似理论,以缩尺比为1：10的钢管混凝土单圆管拱结构为试验模型,通过设置5种不同人工质量为重力失真度参数,采用5种不同时间压缩比的地震波及人工波,进行了纵向、横向地震模拟振动台试验。试验结果表明：重力失真对拱结构模型第一阶频率相似的影响显著,重力失真度越大,模型第一阶频率相似系数试验值和理论值之间的误差也越大;输入波的频率比较小时,重力失真度越小的模型加速度响应越大,加速度峰值时间越延后;重力失真度和输入波的频率比对模型横向（Y向）加速度响应的影响要大于纵向（X向）的影响;通过调整模型配重及输入波的频率比,可减小模型的重力失真对加速度响应的影响。     

弦支穹顶结构的模型设计与试验研究

弦支穹顶结构由上部单层网壳和下部索杆系统组成。为进一步了解弦支穹顶结构的力学性能与施工张拉过程,以一跨度为122m的实际工程,制作了8∶122的缩尺模型。在模型的制作过程中,首先利用相似原理进行了各参数相似比的确定,然后进行了上部网壳、下部索杆和连接节点的设计与制作,同时针对试验内容与模型特点进行了应力与位移测点的布置...     

无砟轨道箱梁系统振动试验相似模型的设计与校验

为探究弹性力相似律在无砟轨道箱梁系统振动试验相似模型设计时的适用性,从理论上分析多层结构及其模型间的耦合相似关系,发现不同材料属性结构层间存在耦合效应;以双层结构为例,探讨当某一结构层几何尺寸大于另一结构层时,原型与模型间耦合关系的变化规律;以10∶1为几何比尺,依据弹性力相似律,制作无砟轨道箱梁系统相似模型;通过自由...     

输电塔线体系抗风设计理论与发展

摘要：输电塔线体系是国家重要的电力工程设施。显然,它们的安全性直接关系到国家电网运行的可靠性, 而风荷载是影响它们安全性的主要因素之一。首先,本文简要介绍了我国超高压、特高压输电线路的发展前景。接着,从输电塔线体系的分析模型、动力特性、风致动力响应、风致振动控制等几个方面,对输电塔线体系抗风设计理论的发展进行了综述。最后,论文重点阐述了输电塔线体系抗下击暴流风荷载设计的重要性,提出了有待于研究的若干问题。指出了对下击暴流风荷载的研究将为我国建造模拟雷暴风环境的新一代风洞实验室和输电塔线体系的抗下击暴流提供理论基础和设计指导,同时为输电塔线体系的风致振动控制设计与实现提供重要的参考。     

振动台试验新型叠层剪切模型箱的设计与性能测试

振动台模型试验是开展地震作用下土-地下结构动力相互作用研究的重要手段,而模型箱的性质将直接影响到试验结果的准确性。基于结构动力学的基本原理,设计研制了设有可调节弹簧和阻尼装置的层状剪切模型箱,并对其有效性进行了试验验证;同时,基于ANSYS软件对模型箱的动力性能开展了模拟分析。试验和分析结果表明,研制的设有可调节弹簧和阻尼装置的全仿真层状剪切模型箱具有良好的真实场地无限边界条件的模拟效果,可体现土-地下结构相互作用体系的动力反应是由速度和位移控制的特点;针对不同试验中所选择的模型土种类的不同,该模型箱可调整其自身性能,以满足试验对降低模型箱边界效应的要求。该模型箱的研制为今后其他岩土地震工程问题研究中试验箱的选择提供了新思路。     

大展弦比柔性机翼气动弹性风洞模型设计与试验验证

大展弦比柔性机翼飞机的气动弹性是当前理论研究的热点,而风洞试验研究则是揭示大变形气动弹性运动机理和验证理论方法的必要手段。该文建立了能够考虑几何非线性特点的大展弦比柔性机翼风洞试验模型结构设计方案。该方案设计结合几何非线性气动弹性理论分析与模型地面试验,在确保分析模型与理论模型一致的基础上,进行了实物模型的气动弹性风洞试验。风洞试验结果表明大展弦比柔性机翼的结构大变形效应对其气动弹性特性产生了一定影响,大变形导致结构水平弯曲模态发生失稳进而降低了模型的颤振速度,与几何非线性气动弹性分析结果一致。试验颤振速度、颤振模态均与理论分析结果吻合,验证了该文几何非线性气动弹性分析方法的准确性。     

弹塑性比例叠加的锥压入半解析模型与试验方法

基于能量密度等效,考虑圆锥压入(锥压入)过程中线性律纯弹性和幂律纯塑性的应变能比例叠加,提出了弹塑性应变能比例叠加的锥压入载荷-位移模型(Load vs. Displacement Model based on Proportional Superposition of elastoplastic-energy under conical indenting,LDM-PS),进而提出了获取材料Ramberg-Osgood律(R-O律)应力-应变关系的锥压入试验方法。针对80种设定材料,通过LDM-PS预测的载荷-位移曲线(正向预测)与有限元分析结果密切吻合,并且以有限元分析(Finite Element Analysis,FEA)所得载荷-位移曲线作为试验模拟曲线,采用两种锥角圆锥压头分别对平滑材料表面进行两次单锥压入加载(双锥压入),可通过对双锥压入的两个载荷-位移曲线的加载阶段按抛物律(Kick律)回归可实现R-O律参数的求解。由LDM-PS预测的R-O律应力-应变关系曲线(反向预测)与FEA的条件关系曲线密切吻合;针对8种金属材料完成了双锥压入试验,通过锥压入试验新方法预测的应力...