多维地震下考虑不同破坏准则的输电塔-线体系倒塌分析

研究了基于不同失效准则多维地震激励下输电塔-线体系的倒塌。根据实际工程,运用ABAQUS有限元分析软件,考虑材料非线性和几何非线性,建立了包含两基输电塔与3跨输电线的大跨越输电塔-线体系三维有限元模型。提出了2种不同的杆件失效准则,采用用户材料子程序,基于动力显式分析方法,研究了大跨越输电塔-线体系在3条典型天然地震波作用下考虑不同失效准则的倒塌机理,并对输电塔的杆件失效、节间位移角以及相对薄弱位置进行了分析。分析结果可以为大跨越输电塔-线体系的抗震设计提供参考。     

输电塔-线体系简化模型地震作用下的连续性倒塌分析

采用输电塔-线体系的简化模型,利用大型有限元软件ABAQUS对某输电塔进行地震作用下的连续性倒塌分析,研究输电塔的薄弱部位和倒塌全过程。分析结果表明,采用简化模型得到的输电塔薄弱环节和连续性倒塌过程与采用三塔四线模型得到的结果具有较好的一致性,简化模型可用于输电塔-线体系的连续性倒塌分析。     

基于土弹簧的桩-土-输电塔抗震性能研究

在传统输电塔抗震分析中,通常假设输电塔固定在地面上,而不考虑土G结构相互作用(SoilG Structure Interaction,SSI)对结构的影响,从而可能导致输电塔抗震性能评估不准确.依托某 1000kV输电铁塔实际工程,对地震动激励下考虑SSI的输电塔进行综合的地震响应、倒塌破坏和倒塌易损性分析.在 ABAQUS中,通过沿桩体设置依据 API规范确定的零长度弹簧模拟土体与桩体间的相互作用,建立考虑SSI的输电塔有限元模型.基于数值模型,开展输电塔动力特性和结构动力响应分析.采用增量动力分析(Incremental Dynamic Analysis,IDA)方法,研究SSI对输电塔倒塌机理和易损性的影响.结果表明:考虑和未考虑SSI的输电塔振型相似,但自振频率相差较大;忽略SSI会低估输电塔的地震响应,同时高估输电塔的抗倒塌能力.因此考虑SSI可以提高输电塔抗震能力,进而确保输电线路的安全性.     

强震持时效应对输电塔-线体系倒塌影响分析

依据工程实际资料,建立了"两塔三线"大跨越输电塔-线体系三维有限元模型,并进行了动力特性分析。选取了3条天然地震波El Centro、Taft和Northridge,并依据Arias强度定义了70%持时地震动和90%持时地震动,采用考虑材料损伤和杆件失稳效应的用户材料子程序,利用动力显式分析方法,研究了强震持时效应对大跨越输电塔-线体系杆件损伤程度、损伤杆件数量以及结构倒塌的影响。研究表明:强震持时效应对结构损伤杆件数量、杆件损伤程度以及结构倒塌有较大的影响;研究结果对于地震作用下输电塔-线体系工作性能的评估以及维修加固具有重要的意义。     

导线覆冰大跨越输电塔-线体系动力特性分析

大跨越输电塔-线体系对导线覆冰等环境荷载反应敏感,容易发生动态倒塌破坏。目前对线路覆冰下输电塔的振动问题虽然取得了一定的研究成果,但是线路覆冰下输电塔的动力特性规律尚需进一步研究。本文以实际工程为例,建立了大跨越输电塔-线体系数值分析模型,分析了导线划分精度对输电塔-线体系动力特性的影响,并在此基础上分析了导线覆冰对输电塔-线体系动力特性的影响。研究结果表明：导线划分精度对输电塔振动影响较大;导线覆冰不仅影响输电塔振动频率,而且对输电塔振型也有较大影响,尤其是对输电塔横担的振动影响更大。     

钢筋混凝土框架结构基于性能和可靠度的抗震优化设计

基于可靠度理论的概率极限状态设计法是结构设计的基本法则之一,而新一代"基于性能的地震工程"要求在性能化设计中尚应考虑随机因素的影响。为获得满足预设性能水准和可靠度指标的最优方案,以钢筋混凝土框架结构为例,根据其在不同性能水准下的位移需求,采用非线性随机有限元方法求解结构的抗震可靠度,并将可靠度指标作为约束条件,以总造价为优化目标,提出了一种基于性能和可靠度的抗震优化设计方法。其中,可靠度计算以OpenSees为平台,并采用基于梯度分析的FORM有限元法。优化分析以MATLAB为平台,通过程序调用,实现了与可靠度分析之间的数据通讯。算例分析表明,模拟退火算法在本问题中较遗传算法具有更高全局搜索能力和计算精度。研究成果可为新一代基于性能和可靠度的优化设计提供参考。     

考虑不同地震输入方向的输电塔-线体系连续性倒塌研究

选取一实际输电线路为实例,在ABAQUS里选用梁-杆混合单元生成了该工程的计算模型。采用自主研发的用户材料子程序,研究了输电塔-线体系在3种不同地震波作用下的倒塌破坏过程与倒塌机理。结果表明:相比于侧向,纵向是输电塔-线体系的相对不利方向;两种激励情况下,最容易失效的杆件类型均为辅助材,破坏最严重杆件类型均为斜材;不同地震波以及不同输入方向通常会导致不同的薄弱位置。     

输电塔-线体系抗震研究综述

输电线路肩负着输送与分配电力能源的重任,是重要的生命线工程,其可靠性直接影响国民生活与经济发展。近些年数据统计表明:在地震灾害作用下输电塔损坏甚至倒塌时有发生。从理论分析、数值模拟和试验研究三个方面系统介绍了现阶段国内外输电塔-线体系抗震研究的最新进展,总结了现阶段输电塔-线体系抗震研究的成果与不足,并对输电塔-线体系抗震需要进一步研究的问题进行了展望。     

多维地震激励下考虑构件滞回性能的输电塔倒塌分析

本文基于角钢新型非线性材料本构模型对多维地震激励下输电塔倒塌破坏进行模拟研究。基于ABAQUS中RIKS算法得到不同长细比角钢的屈曲承载力,并通过承载力试验验证有限元分析结果。基于角钢滞回性能试验结果,采用Fortran语言编制角钢新型非线性材料本构模型,并与试验结果对比。建立输电塔三维有限元模型,采用动力显式分析方法,对多维地震激励下输电塔倒塌进行模拟,总结输电塔的极限承载力、杆件屈曲情况和倒塌位置。研究结果可为多维地震激励下输电塔抗倒塌设计提供参考。     

不等高输电塔线体系风致动力响应分析

以山区常用输电塔5A-ZBC2为基础,建立了山区的不等高输电塔线体系。考虑到高差的不断变化以及不同方向攻角风荷载的作用,运用随机模拟风振分析方法对其进行了分析。结果表明,位于山顶的输电塔顶位移均值最大;位于山坡的次之;而位于山底的最小。而对不平衡张力来说,位于山坡的塔所受的不平衡张力最大;位于山顶的塔次之;位于山底的塔最小。随着高差的增大,塔顶位移和不平衡张力增大。塔顶位移主要受导线风荷载影响,而塔顶速度和加速度与塔的一阶振型有关,导线振动与荷载激励相关。     

用于应急避险的城市绿地标致性景观塔抗震设计

为了确保应急避险的城市绿地标志性景观塔抗震设计在城市绿地中能够发挥重要作用,需要进一步研究城市绿地景观塔的抗震设计内容。提出基于Logistic模型的城市绿地景观塔抗震设计方法,该方法介绍用于应急避险的城市绿地的规划、用于应急避险的城市绿地标志性景观塔中功能模块的作用、城市绿地标志性景观塔抗震设计理念,并分析Logistic模型在城市绿地景观塔抗震设计中的应用。结合模拟工程实例分析,利用抗震系数和地震灾害影响因子分析城市绿地标志性景观塔的抗震性能以及抗震设计是否合理。实例结果证明,城市绿地标志性景观塔的抗震性能较好,并且抗震设计具有合理性,能够符合应急避险绿地要求,具有较好景观效果。     

基于有限元分析高压输电塔结构的地震反应

输电塔结构是重要的生命线工程,对风和地震等环境荷载十分敏感。近几年,世界各地发生过多起输电塔破坏事件,给人们的生命财产和社会经济带来了巨大的损失。因此,对输电塔在风荷载和地震作用下进行更精确的分析就显得十分重要。本文采用SAP2000有限元分析软件,使用三维模型对高压输电塔结构进行多个地震动作用下的模拟计算分析。通过对同一输电塔结构输入多种不同的地震动,研究了地震的随机性对输电塔结构地震反应的影响。经对输电塔在不同地震动作用下地震结构反应的数据处理,比较其最大应力、最小应力和变形值,获得结构的地震反应特征。进一步将数据进行拟合得数值模拟计算的离散情况,从而给出不同地震动下输电塔结构地震反应的更一般情况。     

Field survey and analysis of hillslopes on tower karst in Guilin,southern China

Limestone dissolution in tropical and subtropical humid southern China created residual hills with steep slopes, a landform that is referred to as tower karst. Two types of tower karst landform feature, fenglin or peak forest (isolated towers) and fengcong or peak cluster (linked‐base towers), were identified in Guilin. Previous studies proposed two hypotheses regarding their origin and evolution. One is the sequential evolution model from peak cluster to peak forest. The other is a parallel development model, which postulates that both peak cluster and peak forest have developed simultaneously. Through detailed field survey and analysis of slope forms on tower karst in Guilin, it was found that the mean slope angle of the towers is very high (62·4°) and ranges from 60° to 75°. There is no significant difference in mean slope angle and slope angle distribution between towers in the peak cluster basin and peak forest floodplain areas. Mean slope angle increases with intensified fluvial dissection. Three levels of caves in the towers of the peak forest in Guilin were identified in previous research. The isolated towers of the peak forest as well as scattered residuals of peak cluster are generally distributed in the centre of the Guilin syncline. Favourable circumstances of allogenic water concentration indicate that development of the peak forest resulted from the combined effects of subcutaneous and subterranean dissolution as well as subsequent collapse and recession by fluvial erosion after uplifting. By contrast, peak clusters generally occur on the limbs of the syncline or at the periphery of the Guilin basin with relatively higher elevations. The thick vadose zone and predominantly vertical flow suggests that peak clusters are mainly formed by the combination of intensive uplifting and the enhancement of original dolines. The evidence of slope survey and slope analysis suggests that both isolated towers and linked‐base towers developed simultaneously but by different mechanisms of formation and different combinations of development processes. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

Assessment of seismic design response factors of air traffic control towers

Air Traffic Control (ATC) towers are among the most vital structures in each airport. Due to inadequate information regarding the seismic design and assessment of these types of structures, practicing engineers may refer to building codes. However, taking into account the special dynamic behavior of ATC towers, instructions and recommendations provided in building codes often do not comply with the required seismic performance levels of ATC towers. In this study, seismic behaviors of three in-service ATC towers with a dual concrete core lateral load resisting system were studied through pushover and incremental dynamic collapse analysis. Seismic design response factors of the reference towers were calculated. It was found that seismic design response factors adopted by the design code did not provide a uniform safety margin for all reference ATC towers. It was also observed that shorter towers have significantly higher response modification factors compared to taller towers. For the studied towers, a structural over-strength factor of 2.4 and a displacement amplification factor of 4 were obtained.     

特高压直流换流阀地震响应试验研究

换流阀是特高压直流输电工程中换流阀厅内的关键设备,其在阀厅内的抗震性能直接影响到阀塔的设计及电力生命线工程的安全。基于缩比理论,建立1:3的换流阀缩比模型,开展地震台振动试验,研究阀塔的最大摆幅、受力以及运动状态等。试验结果表明:地震作用下,阀厅对阀塔存在动力放大效应,各层阀塔间加速度变化不大;悬吊绝缘子中间截面受力小于两端截面,存在弯曲及扭转效应,并非严格意义上的二力杆;阀塔底部摆副最大,顶部加速度最大,且各层运动状态不一样,这些均需在工程设计中重点考虑。缩比模型试验对特高压换流阀工程设计及分析具有一定的指导意义。