地震下考虑桩-土-结构相互作用的输电塔-线体系响应分析

本文研究了考虑桩-土-结构相互作用的输电塔-线体系在地震作用下的响应。根据实际工程,采用ABAQUS有限元软件,建立了考虑桩-土-结构相互作用效应的输电塔-线体系有限元模型。选取不同场地类型下的12条天然地震波,研究了不同地震波激励下考虑桩-土-结构相互作用效应输电塔-线体系动力响应。通过与考虑刚性基础的输电塔-线体系动力响应对比,得到了输电塔的薄弱位置,并提出了基于刚性基础的输电塔抗震放大系数,可为输电塔抗震设计提供参考。     

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。     

地震动差动下高压输电塔-线体系的纵向反应

考虑地震波以有限波速传播时所引起的地震行波效应,基于建立的高压输电塔-线体系空间有限元模型,利用在多点输入下考虑几何非线性的动力时程分析法,研究了体系纵向地震作用下的反应特性,并和一致地震动输入下的反应情况进行比较。结果表明:行波输入既可以增加又可以降低输电塔的地震反应,这与行波波速、地震动性质、输电塔档距以及输电塔-线体系中导(地)线的松紧程度有关;行波输入使导(地)线跨中竖向位移增加十分明显,但使导(地)线跨中纵向位移减小,同时行波输入使导(地)线的轴力增加十分明显。由此得出结论:高压输电塔-线体系地震反应受行波波速影响很大,考虑地震行波效应的影响是十分必要的。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

多点地震激励对大跨度结构抗震设计的影响

以上海浦东机场(二期)候机楼为例,讨论了大跨结构多点激励效应对结构抗震设计值的影响。文中首先进行了结构静力荷载作用下的反应分析,并与上海浦东机场(二期)候机楼在一致激励下的地震反应相组合,得到一致地震作用下结构抗震设计值;然后根据工程场地二维地震动场反应分析结果,进行了上海浦东机场多点输入下的地震反应分析,将其与静力反应组合得到多点地震激励下结构抗震设计值。考察在一致输入和多点输入下得出的抗震设计值之间的差异,分析了不同的地震激励方式对控制结构抗震设计值以及结构动力位移和加速度值的影响。研究结果表明:多点地震输入对浦东机场二期工程候机楼的抗震设计影响较大,特别是对承力柱的影响最大,可以使一些柱的控制截面内力的抗震设计值比一致地震输入时的数值增大10～50%,同时使另外一些柱的控制截面内力的抗震设计值减小40%左右。因此,为合理地进行这类结构的抗震设计,在结构抗震分析中考虑地震动的多点输入的影响是非常必要的。     

静力凝聚技术对输电铁塔整体模态的影响研究

输电塔体系是典型的高柔体系,其整体动力响应与破坏主要由低阶模态控制。如果恰当地判定并忽略某些次要动力自由度而不显著改变输电塔体系的整体低阶模态,就可在保证整体精度和安全性的前提下,大大提高输电塔体系动力响应分析的计算效率。应用静力凝聚技术,对用ANSYS软件建立的输电铁塔原始有限元模型的次要动力自由度进行减缩,得到相应的简化模型。利用ANSYS软件和MATLAB语言编程,对简化前后输电铁塔结构模型分别进行了模态分析和数字地震响应分析。结果表明,采用静力凝聚技术对输电铁塔的原始有限元模型的次要动力自由度进行减缩得到的简化模型是有效的,可用于输电铁塔的动力分析。简化前后输电铁塔模型的前3阶整体模态和顶点位移响应峰值均具有良好的一致性。     

多维多点激励下考虑支座摩擦滑移及结构碰撞的非规则桥梁抗震性能研究

以一座典型山区非规则梁桥为研究对象,建立了该桥梁多维多点激励下的多自由度动力计算模型,研究了该桥梁在多维多点激励下考虑支座摩擦滑移及结构碰撞等非线性因素时的抗震性能。研究结果表明:相比一维地震输入,多维地震可使结构的动力响应增加,桥墩底部弯矩需求增大;相比一致激励,多点激励可使得支座的位移需求增大,且地震波最后到达的桥墩上方支座位移最大;同时考虑多点激励和碰撞效应可使桥墩的弯矩需求增加;水平地震作用下,矮墩上部的支座容易滑动,且双向地震较单向地震更明显,三向地震输入较双向有所增强。因此,对山区非规则梁桥进行抗震设计时应有针对性地进行多维多点地震输入计算,找出结构的最大地震需求,以期指导设计。     

大跨越自立式高压输电塔-电缆体系的简化抗震计算

在地震作用下,大跨越自立式高压输电塔-电缆体系是一种复杂的空间塔-缆耦联振动体系,工程中需要一种合理的抗震计算简图。本文是文献工作的继续,对60KV线路的某输电塔进行了研究,建立了塔-缆耦联振动的力学模型,采用作者编制的TCCV89计算机程序进行了地震反应分析,得到了一些有意义的结果。本文结果可推广到具有n层电缆的输电塔。     

多点激励下大跨度连续钢桁架柔性拱桥空间地震响应分析

基于多自由度空间结构体系地震响应分析的基本理论,利用ANSYS建立空间有限元模型,采用动力时程分析法分析某大跨度连续钢桁架柔性拱桥在一致和非一致激励作用不同地震工况下的空间地震响应。研究结果表明:非一致激励作用下,拱肋轴力、主桁弯矩峰值出现在拱脚和边墩附近;地震波组合输入较其单向输入拱脚轴力和面内弯矩最大分别可达1.28和8.32倍;非一致输入较一致激励作用拱脚轴力和面内弯矩分别可达2.5和8.4倍;地震波横向输入较纵向输入横向位移峰值比可达2.4倍,纵向输入较横向输入纵向位移峰值比可达2.6倍;结构的支座形式对结构构件地震响应结果也有一定影响;建议大跨度钢桁拱桥抗震设计应充分考虑地震波的空间和时间效应。     

特高压输电线路塔线耦联体系非线性振动响应振动台试验研究

为了研究地震作用下特高压塔线耦联体系导线、地线的非线性振动响应,文中以单向和双向一致激励为主,通过输入不同加速度幅值的El Centro波、Taft波、Pasadena波及上海人工波,对某型特高压输电塔线耦联体系进行了缩尺模型振动台试验.试验主要分2种工况:将导线作为集中质量进行计算的方法以及挂有实际分裂导线模型的方法.试验结果表明:两种体系中塔体结构动力特性存在差别;地震作用下,挂线单塔各项动力反应峰值比相应的单塔悬挂集中质量有不同程度的降低,8度罕遇地震时较为显著,导线的非线性振动效应有利于该型输电塔动力反应幅值的降低.挂线单塔与挂集中质量单塔不同方向的加速度能量谱分布规律存在较大差异.     

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。     

基于压电摩擦阻尼器的输电塔模型结构控振分析与试验研究

研究了新型压电摩擦阻尼器对输电塔结构模型在地震作用下的振动控制问题。提出了一种新式的拉索-压电摩擦阻尼器减振系统,对安装有拉索-压电摩擦阻尼器减振系统的输电塔结构模型进行了振动台试验,试验中采用最优Bang-Bang半主动控制策略对阻尼器出力进行实时调节。对试验进行数值模拟分析,并将分析结果与试验结果进行对比,同时对结构的耗能进行了时程分析。结果表明:拉索-压电摩擦阻尼器减振系统能有效减小输电塔结构模型在地震过程中的响应;模拟与试验结果相吻合,说明了模拟结果的可靠性良好。     

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。     

角钢高压输电塔疲劳寿命计算与分析

输电塔结构长期受到风、雨等环境荷载作用,常常发生高周疲劳破坏甚至倒塌,但到目前为止该方面的研究还很缺乏。本文以一500kV酒杯型输电塔结构为工程对象,模拟了风荷载时程;通过计算得出结构的危险杆件,利用雨流法统计出应力时程;并基于损伤容限理论和断裂力学理论,计算了输电塔的疲劳寿命。结果表明,结构构件的疲劳破坏对于输电塔整体寿命有重要影响,需要有针对性的防范与加固。     

多点激励下圆柱面巨型网格结构地震响应分析

空间相关性对大跨度空间结构的影响不容忽视。本文采用动力时程分析方法对圆柱面巨型网格结构进行了多点激励下的地震响应分析,并与一致激励下的结构地震响应进行对比,探讨了主体结构单独承载和子结构参与协同承载这2种情况下,不同行波激励对结构关键节点和杆件响应的影响及其变化特点;通过比较分析结构在多点激励和一致激励下的响应差异,得出圆柱面巨型网格结构在地震输入时需考虑多点激励的结论,可供该类结构的抗震设计参考。     

输电塔法兰联结节点螺栓松动损伤诊断改进的模糊模式识别方法

本文针对输电塔架结构的损伤特点,采用优化等效的方法,建立了具有螺栓松动损伤的输电塔结构的有限元模型,同时提出了此结构螺栓松动损伤诊断基于应变模态的改进的模糊模式识别方法。通过距离贴近度与相似贴近度的双重识别,可达到对输电塔架结构螺栓松动损伤的位置和程度的诊断。对湘江输电塔架结构的数值仿真分析,表明本文提出的损伤诊断方法的结果是令人满意的,具有实际工程应用价值。