论文部分内容阅读
随着我国经济连续增长,能源问题逐渐成为影响国家经济持续稳定发展的重要因素。电力工业作为国家经济建设与人民生活的支柱产业发展迅速,其安全性与可靠性受到全社会的日益关注。输电塔、桅杆和电视塔等高耸结构,是一类与人类生命线工程直接相关的结构型式。由于这类高耸结构具有高和柔的特点,因而通常对风的作用较为敏感。我国每年都有不少输电塔会在台风或暴风雨中倒塌,特别是2008年我国南方地区雪灾造成的大量输电线塔倒塌事故,给国家经济财产与人民安全造成了巨大影响。因此工程结构仿真分析过程中,建立最接近于实际输电塔结构的有限元模型对于输电塔结构安全研究有重要作用。
本文按照实际工程施工图建立了端部螺栓联结等效为刚接或铰接时输电塔结构有限元模型,模型考虑了输电导线对输电塔的影响,以及几何大变形与应力刚化效应。对两种情况时输电塔塔线体系模型进行非线性动力分析,由此得到输电塔不同高度三测点的时程响应,并对测点时程响应进行频谱分析。仿真分析数据结果表明,所建立螺栓联结等效为刚接时的有限元模型能够反映输电塔结构基本特征,螺栓联结等效为铰按时模型整体刚度略有降低。
由于输电塔结构模型误差主要体现在杆件连接刚度而不是杆件的物理尺寸上,本文提出了以构件节点连接刚度为修正指标的修正思路。本文中建立不同管长时端部三螺栓联结与端部四螺栓联结精细实体有限元模型,以精细实体有限元模型与等效简化单元模型之间的整体刚度矩阵误差最小为等效原则,利用优化等效方法,得出不同等效长度时实体模型的等效固结系数。并且本文采用一简单结构,分别建立梁杆单元模型、斜杆横杆实体模型与杆单元连接模型、以及不同修正长度时斜杆五单元组合模型与梁杆单元连接模型,对比各模型响应,验证利用优化等效方法对模型修正的效果。
本文把端部螺栓联结的杆件划分为五个单元,并在此基础上建立了以等效固结系数表示的输电塔结构有限元修正模型。对比以上三种输电塔单塔结构模型自振频率,并对输电塔塔线体系修正模型进行非线性动力分析,对比分析三个输电塔塔线体系模型测点时程响应与频谱图。根据本文的研究可知,利用优化等效方法对输电塔结构有限元模型进行修正具有效果。