学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多点输入下大跨越输电塔线体系抗震性能研究

作　者: 杨付刚
导　师: 胡启平
学　校: 河北工程大学
专　业: 结构工程
关键词: 大跨越输电塔线体系多点输入一致输入动力特性时程分析法水平地震竖向地震影响因素
分类号: TU311.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 70次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

大跨越输电塔线体系是重要的生命线工程,与通常的输电线路相比,它具有塔体结构高、跨度大、塔线耦合作用明显等特点,所以,考虑大跨越输电塔线体系的地震响应具有非常重要的理论意义与工程实用价值。本文以实际工程为背景,着重研究地震多点输入与一致输入下大跨越输电塔线体系的动力响应差异及各类影响因素,对大跨越输电塔线体系在多点输入下的安全性问题进行探讨。本文首先采用梁单元、杆单元、索单元对大跨越输电塔、绝缘子和输电线进行了精确的有限元模拟,建立了大跨越输电塔线耦合体系的有限元模型,并以自重以及输电线的初始应力状态非线性静力的计算结果作为初始态,分析了大跨越输电单塔、输电线、塔线体系各自的动力特性以及相互之间的作用。然后运用Harichandran相干模型和刘先明相干模型分别作为水平地震和竖向地震分量相干函数,采用东南大学叶继红教授提出的引入FFT技术谐波合成法模拟满足上述相干模型的地震动输入时程,并在具体应用上参照规范和文献合理的设置了参数,同时采取措施消除数据离散性的影响,并选取50m/s、100m/s、200m/s、300m/s、500m/s五个视波速等级模拟地震动场。其次在考虑导线非线性的影响下,应用时程分析法分析了大跨越输电单塔、塔线体系在一致和多点输入不同视波速下,水平和竖向地震作用下的结构动力响应,分别从塔顶最大位移、扭转、杆件轴力、基底剪力、导(地)线轴力、导(地)线位移等方面进行了抗震性能评价,并对单塔和塔线体系在水平地震和竖向地震下结构的动力响应差异进行了对比分析。最后从覆冰厚度、跨距、地震传播方向、塔头形式四个方面因素,分析了大跨越输电塔线体系在多点和一致输入下由于影响因素的变化而产生的动力响应的差异以及变化规律,为大跨越输电塔线体系设计提供理论依据。结果表明,酒杯型较干字型塔架动力特性复杂,出现了耦合空间振型。大跨越输电塔线体系周期较长,振型密集且基频较低。多点输入下水平地震和竖向地震作用对单塔和塔线体系的扭转效应、支座附近区域的杆件轴力、基底剪力差异均较大,导(地)线位移在两者作用下均以横线向为主。在不同影响因素下,塔线体系在多点和一致输入下的塔顶最大位移、扭转效应、杆件内力等差异明显,因此有必要深入考虑这些因素,以确保大跨越输电塔线体系在地震作用下的安全。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第1章绪论  12-21
  1.1 引言  12-13
  1.2 大跨越输电塔线体系国内外研究现状  13-17
    1.2.1 动力特性研究现状  13-14
    1.2.2 一致输入下大跨越输电塔线体系的地震反应研究现状  14-15
    1.2.3 多点输入下大跨越输电塔线体系的地震反应研究现状  15-17
  1.3 多点输入下结构响应的分析方法  17-20
    1.3.1 确定性动力分析法  17
    1.3.2 随机振动分析法  17-18
    1.3.3 反应谱法  18-20
  1.4 本文主要研究内容  20-21
第2章大跨越输电塔体系动力特性分析  21-44
  2.1 有限元模型的建立  21-32
    2.1.1 塔架模型建立时注意的问题  21-22
    2.1.2 绝缘子模拟  22-27
    2.1.3 电线模拟  27-32
  2.2 体系的自由振动方程及频率、振型的求解  32
  2.3 本文工程背景  32-33
    2.3.1 螺头水道大跨越塔线体系  32-33
    2.3.2 西化工黄河大跨越塔线体系  33
  2.4 大跨越输电塔线体系动力特性分析  33-42
    2.4.1 单塔的动力特性分析  33-37
      2.4.1.1 工程实例1-螺头水道大跨越塔  33-35
      2.4.1.2 工程实例2 -西化工黄河大跨越塔  35-37
    2.4.2 导线的动力特性分析  37-38
    2.4.3 塔线体系的动力特性分析  38-42
      2.4.3.1 塔线体系的界限跨度  38
      2.4.3.2 主要模态的识别  38-39
      2.4.3.3 工程实例分析  39-42
  2.5 本章小结  42-44
第3章多点输入下地震时程分析法的实现  44-52
  3.1 相干函数模型和地震动场模拟  44-47
    3.1.1 水平地震动相干模型—Harichandran 相干模型  45
    3.1.2 竖向地震动相干模型—刘先明相干模型  45-46
    3.1.3 考虑空间相关性的地震动场的模拟  46-47
  3.2 多点输入下地震时程分析运动方程  47-48
  3.3 多点输入下地震时程分析法具体实现  48-50
    3.3.1 参数的确定  48
    3.3.2 位移时程的生成  48-49
    3.3.3 多点输入下地震分析的软件实现  49-50
  3.4 本章小结  50-52
第4章多点输入下大跨越输电塔线体系的水平地震响应分析  52-70
  4.1 单塔和塔线体系的最大位移  52-59
    4.1.1 单塔最大位移时程  52-54
    4.1.2 塔线体系最大位移时程  54-55
    4.1.3 多点和一致输入下单塔和塔线体系最大位移的差异  55-59
  4.2 多点和一致输入下塔线体系扭转角的差异  59-60
  4.3 多点和一致输入下塔线体系杆件轴力的差异  60-65
    4.3.1 塔柱最大轴力的差异  60-61
    4.3.2 腹杆最大轴力的差异  61-63
    4.3.3 危险杆件数量的差异  63-65
  4.4 多点和一致输入下塔线体系基底剪力的差异  65-66
  4.5 多点和一致输入下导(地)线轴力的差异  66-67
  4.6 多点和一致输入下导(地)线位移的差异  67-68
    4.6.1 地线位移的差异  67-68
    4.6.2 导(地)线总位移的差异  68
  4.7 本章小结  68-70
第5章多点输入下大跨越输电塔线体系的竖向地震响应分析  70-84
  5.1 单塔和塔线体系的最大位移  70-76
    5.1.1 单塔最大位移时程  70-71
    5.1.2 塔线体系最大位移时程  71-72
    5.1.3 多点和一致输入下单塔和塔线体系最大位移的差异  72-76
  5.2 多点和一致输入下塔线体系扭转角的差异  76-77
  5.3 多点和一致输入下塔线体系杆件轴力的差异  77-80
    5.3.1 单塔和塔线体系最大轴力的差异  77-79
    5.3.2 单塔和塔线体系危险杆件数量的差异  79-80
  5.4 多点和一致输入下塔线体系基底剪力的差异  80-81
  5.5 多点和一致输入下导(地)线轴力的差异  81-82
  5.6 多点和一致下导(地)线位移的差异  82-83
  5.7 本章小结  83-84
第6章多点输入下大跨越输电塔线体系抗震性能影响因素探讨  84-104
  6.1 覆冰对多点输入下大跨越输电塔线体系地震响应的影响  84-91
    6.1.1 塔架覆冰的计算  84-85
    6.1.2 导(地)线覆冰的计算  85
    6.1.3 绝缘子覆冰的计算  85-86
    6.1.4 分析结果  86-91
  6.2 跨距对多点输入下大跨越输电塔线体系地震响应的影响  91-94
    6.2.1 有限元分析模型  91-92
    6.2.2 分析结果  92-94
  6.3 地震传播方向对多点输入下大跨越输电塔线体系地震响应的影响  94-98
    6.3.1 分析工况  94-95
    6.3.2 分析结果  95-98
  6.4 塔头形式对多点输入下大跨越输电塔线体系地震响应的影响  98-102
    6.4.1 塔头形式  98-99
    6.4.2 分析结果  99-102
  6.5 本章小结  102-104
第7章结论与展望  104-106
  7.1 结论  104
  7.2 研究展望  104-106
致谢  106-107
参考文献  107-112
作者简介  112
攻读硕士学位期间发表的学术论文  112-113

多点输入下大跨越输电塔线体系抗震性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文