考虑摇摆地震动作用下输电塔线体系动力稳定性分析

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:w0wchenhui
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
输电塔线体系作为典型的高柔钢结构体系,其动力稳定性问题是值得关注的。以往针对输电塔线体系动力稳定性能的研究中,一般重点关注风荷载对其造成的动力失稳破坏,对于地震作用探究较少。但伴随电网输送电压等级提高和特高压技术的广泛应用,塔线体系逐渐呈现出塔身高和非线性强的特点,地震对高柔输电塔线体系的破坏同样不可忽视。另外,地震动是复杂的空间运动,除三向平动地震动外,还包含摇摆地震动。而现阶段对输电塔线体系进行抗震设计时,往往只重视平动地震动对结构的影响,而忽略摇摆地震动。实际上摇摆地震动会放大输电塔线体系等高柔结构的动力响应,且摇摆转角位移会引起基础倾斜,造成附加P-△效应,使结构侧向位移和变形增大。本文将探究考虑摇摆地震动作用下输电塔线体系的动力稳定性能。为此首先针对地震动摇摆分量进行理论研究,分析强震作用下考虑摇摆地震动对结构动力响应的影响;然后进一步讨论摇摆地震动对高柔输电塔线体系动力稳定性能的影响。主要研究内容和结论如下:(1)推导了适用于高柔结构的串联多质点模型在水平-摇摆耦合地震作用下的动力方程,重点分析了摇摆转角位移造成的附加P-△效应对结构的影响,并采用MATLAB编制相应的多自由度非线性时程分析程序;讨论了双线型多自由度体系在考虑摇摆地震动作用下的动力响应。通过理论分析得出:强震作用下,考虑摇摆分量影响后,结构位移发生显著偏移现象,质点恢复力-位移曲线出现明显非对称滞回,使得结构变形趋于单向积累,放大P-△效应的影响,容易在振动过程中引发结构的动力失稳。(2)采用ANSYS建立考虑材料非线性和几何非线性的输电塔线体系有限元模型,根据IDA方法结合B-R准则,分别对塔线体系在水平地震作用、水平-摇摆耦合地震作用和水平-竖向-摇摆耦合地震作用下的动力稳定性能进行分析。研究结果表明:考虑摇摆地震作用后,会显著影响输电塔线体系动力稳定性能,摇摆转角位移及其引起的附加P-△效应使得结构产生非对称振动,造成塔线体系更易产生动力失稳破坏;此外,竖向地震作用将导致结构P-△效应增大,进一步放大摇摆地震动对结构动力稳定性能的影响。因此,探究高柔输电塔线体系在地震作用下的动力稳定性能时,必须重视摇摆地震动产生的影响,同时不可忽略竖向地震作用。(3)输电塔线体系在考虑摇摆地震动作用下发生动力失稳,薄弱区域主要集中于塔身中下部,由于局部杆件失效使塔身变形过大,塔体偏移竖向平衡位置,进而在后续非对称振动的过程中出现单方向变形积累,导致塔线体系发生整体动的竖向刚度和承载力沿结构高度分布均匀;其次应该适当增大塔身中下部薄弱区域杆件截面面积,提高结构整体承载能力和抗变形能力,以预防强震造成构件失效引发结构整体动力失稳。
其他文献
南宋末年,宋蒙战争爆发,从1235年(宋端平二年)至1279年(宋祥兴二年)崖山海战最后一役,共持续了45年。为抵抗彪悍的蒙古铁骑,南宋军民结合四川地区独特的“重山、峡江”的山水环境,将军事防御堡寨与高大雄伟的山体结合起来,以求达到居高临下、控山扼水的御敌目的。南宋四川抗蒙山城,便是在该特定历史时期产生的具有时代特色的防御工事,其中“川中八柱”是最具代表性、战略地位最重要、防御水平最高的八大山城,
学位
随着社会的发展,重金属污染日益严重,其中比较常见的就是镉污染。环境中的镉随着食物链最终会进入人体,对人体产生严重的毒害。中药是中国几千年历史文明留下来的灿烂遗产,由于品质得不到保障一直被全世界所诟病,其中比较普遍的问题就是重金属含量超标。甜瓜作为经济作物,其果实作为食品深受人们喜爱,果实上的瓜蒂具有药用价值。本文通过对不同浓度镉处理甜瓜植物,以及相同浓度下不同甜瓜品种对镉的响应,系统地研究了解镉对
学位
健康是经济社会发展的基础。2019年新冠肺炎疫情爆发,我国健康体系面临着巨大的挑战,健康环境再次成为全社会关注的重点,尤其是老旧社区与住宅的健康性能问题日益受到重视。目前我国城市中仍然保留着大量的老旧住宅,居住环境质量较差,改造需求迫切,任务繁重。年代久远的里分住宅是改造的难点,其建造时间久、建筑性能较差,新冠疫情暴露了其社区管理、功能缺失等健康性能短板。研究公共卫生事件下里分住区健康性能改造,关
学位
在桥梁结构健康监测、损伤识别及承载力评定等研究中,一个准确的基准有限元模型至关重要。然而,依据设计图纸和设计师经验建立的初始有限元模型与实际结构存在一定的误差,需要通过模型修正获得一个准确的基准有限元模型。利用代理模型替代有限元模型进行反复迭代,避免了有限元模型的多次调用,有利于提高修正效率。经过长足的发展和探索,基于代理模型的有限元模型修正技术仍存在一些缺陷:(1)代理模型的取样方法中,常用的拉
学位
新型钢-混组合板梁桥由工字钢梁和底层、顶层桥面板组成,采用预制拼装技术施工,其结构取消内横梁,通过现浇顶层桥面板和端横梁实现桥梁整体受力。该桥充分利用钢和混凝土的材料性能优势,自重轻,力学性能好,施工速度快,线形美观,能够解决桥梁周边的环境污染和拥堵难题,应用前景广阔。目前,新型钢-混组合板梁桥结构设计参数的确定,主要依赖于设计人员的工程经验,取消内横梁后结构内力横向分布规律尚不明确,因此,对其结
学位
随着我国综合国力不断增强和人们对交通便利的追求,在祖国各地可以见到功能复杂、工艺先进的桥梁,然而,已经服役数十年的桥梁难免出现各类病害,影响了桥梁的安全性。为了有效地预测桥梁病害,桥梁健康监测技术开始受到重视,健康监测能够实时评估桥梁的运营状态,及时预测病害来保证桥梁的安全运营,而健康监测的关键步骤是获得一个合理的有限元模型。基于此,有限元模型修正法应运而生,该方法的目的是得到一个更符合实际结构的
学位
近年来,国家大力推进装配式建筑的发展,以实现建筑业的转型与升级。装配整体式叠合剪力墙结构是一种新型装配式结构形式,与全预制剪力墙结构相比,具有整体性好,防水性优,构件运输、吊装质量小等优点,具有良好的发展前景。现行国家标准《装配式混凝土建筑技术标准》GB/T 51231-2016附录A中规定:相邻预制剪力墙连接处应采用整体式连接,且当该处位于纵横墙连接处时,应在连接处设置现浇边缘构件,并按要求设置
学位
随着国内城市化进程越来越深入,城市系统面对地震灾害的风险越来越严峻。当灾害发生后,城市灾害响应系统的首要任务是对地震造成的伤员进行救援,并尽快恢复居民的正常居住状态,恢复相关的基础设施系统,以尽早恢复城市正常生产生活。本文针对武汉城市区域灾害响应系统在地震灾害下的韧性表现进行研究,对灾害响应系统下属系统进行详细的建模,预测相关基础设施系统的震害,并模拟灾后的救援行为和系统恢复行为,建立了一个灾害响
学位
我国拥有悠久的历史,而古建筑则是宝贵的文化遗产,其中砖石古塔占有极为重要的地位。据不完全统计,我国现存古塔约逾3000座,其作为中华传统文化的代表,具有极高的文化价值。但由于年代久远,古塔会受到不同程度的损伤,这会导致其结构强度和耐久性下降,更易受到外界环境振动的危害。加之近些年地铁的迅速发展,地铁运行所造成的振动影响也日渐凸显出来,特别是当地铁线路周边存在古建筑时,这个问题更为严重。由于古建筑具
学位
随着我国交通基础设置建设的不断推进,高架桥梁在公共交通运输中起着重要的作用。曲线桥地形适应性强并能够高效利用空间,在山区和城市立交桥、轨道交通高架桥、人行桥以及大型桥梁的引桥中被广泛应用。同时,由于交通线路设计存在纵坡,因此工程中存在大量的空间曲线桥。然而关于空间曲线桥结构的设计和计算分析仍不成熟,表现为这类桥梁在工程中出现了支座脱空、梁体侧移、振动超限以及附属结构破坏等问题,存在重大的安全隐患。
学位