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输电塔-线体系是重要的生命线工程,在我国经济建设中起着重要的作用。随着输电塔的高度和输电线的档距增加,近几十年地震导致输电塔-线体系破坏的现象不断出现。输电塔-线体系属于大跨度连续结构,所承受的地震地面运动是不同的,由行波效应、部分相干效应和局部场地效应等因素所致。对于输电塔-线体系大跨度空间结构,多维多点地震激励是其震害的主要原因之一,研究其在多维多点地震作用下的响应规律具有重要的现实意义。目前,关于输电塔-线体系地震响应分析中考虑多维多点地震效应的研究甚少,对于建立适合多维多点分析的计算模型也未有研究。本文对多维多点地震动输入,输电塔-线体系多维多点振动台试验,输电塔-线体系多维和多维多点地震响应分析,“折线型”输电线路多维多点地震响应以及“地形变化”输电线路多点地震响应等五个方面进行了研究,完成了以下主要研究内容:(1)针对输电塔-线体系这种连续结构,生成了多维多点地震动。利用迭代修正算法得到与《电力设施抗震设计规范》中地面加速度反应谱强度相当的地面加速度功率谱密度,并运用非线性最小二乘法对地面加速度功率谱密度进行拟合,得到了Clough-Penzien的修正过滤白噪声模型的参数。运用谐波叠加法生成了“直线型”多点地震动,针对“折线型”输电线路选用二维相干函数生成了“折线型”多点地震动,还给出了“地形变化”下多点地震动的生成方法;进一步推导了多维地震动分量之间的相关性,并生成了多维多点地震动时程。另外,布置了线状的强震观测系统,以期为研究这种体系提供基础性资料,并检验理论模型的正确性。(2)设计并制作了输电塔-线体系振动台试验模型,并进行了多维多点振动台试验研究。对输电塔-线体系试验模型非等比例问题进行了研究,完善了相似理论,并通过数值计算的方法加以验证。以500kV输电线路实际工程为背景,利用相似理论对输电塔模型和输电线模型进行了设计,制作了输电塔-线体系振动台试验模型。作者利用模拟地震振动台台阵系统对输电塔-线体系进行了多维多点振动台试验,试验结果表明:行波效应、部分相干效应和局部场地效应对体系响应有很大的影响,通过试验结果与数值分析的对比,验证了计算模型的合理性和考虑地震动多维多点的必要性,为进一步分析奠定了基础。(3)以辽宁盖州500kV直线塔为工程背景,建立了输电塔-线耦联体系的空间有限元模型,分别采用梁单元、杆单元和悬链线单元对输电塔、绝缘子和输电线进行了精确的模拟。对于悬挂式绝缘子,通过比较“三塔两线附加弹簧”模型和“三塔四线”模型,给出了适合多维多点分析的计算模型。选用不同场地类型的多条地震波对塔-线体系多维地震响应规律进行了总结。研究结果表明,纵向激励下输电塔的响应在多维激励中起主导作用,拟合了纵向激励下轴力最大值与三维激励下轴力最大值,并给出了拟合系数,供工程设计参考;对于输电线纵向和侧向位移仅考虑纵向或侧向激励就能得到最大值,而对于竖向最大位移需要考虑三向地震共同作用。利用生成的多维多点地震动时程,对塔-线体系多维多点地震响应规律进行了总结,研究结果表明:行波波速取值越低,塔-线体系的响应越大;相干性越弱,塔-线体系的响应越大;场地条件的差异性越大,塔-线体系的响应越大;多维多点分量间相干性对塔-线体系的响应影响很小,可以忽略。(4)根据辽宁某地区220kV耐张塔为工程背景,分别建立了“直线型”和“折线型”输电线路有限元模型。对“直线型”和“折线型”输电塔-线体系在多维多点地震激励下的响应进行对比研究,分析了由于折线对塔-线体系抗震性能带来的影响。选用SMART-I台阵多维多点地震动记录,分析多个折线角度的塔-线体系响应,得到不同角度下考虑多维多点地震效应对结构响应的影响不同。由直线型和折线型体系的多维多点响应结果表明:两种模型受行波效应的影响都很大,并且都随着行波波速的降低,反应更大;折线型受部分相干效应和局部场地效应的影响小于直线型的。(5)建立了“地形变化”输电线路有限元模型,对其进行了多点地震响应分析。分别研究了输电塔位于峰顶和谷底两种情况,研究结果表明:无论输电塔位于峰顶还是谷底受行波波速的影响很大,但两种模型受行波波速的影响程度不同,因此地震动的行波效应不可忽略;随着场地条件差异变大,结构的地震响应增大,对于输电塔位于峰顶的响应放大程度要大于输电塔位于谷底,因此应该考虑局部场地效应的影响。