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《典型輸電塔的地震響應(yīng)參數(shù)分析.pdf》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、四川建筑科學(xué)研究第40卷第3期180SichuanBuildingScience2014年6月典型輸電塔的地震響應(yīng)參數(shù)分析李士鋒,袁清泉(國核電力規(guī)劃設(shè)計研究院,北京100095)摘要:以一典型輸電塔為研究對象,建立了輸電塔的空間有限元模型,并通過振型分解反應(yīng)譜法對其多遇地震反應(yīng)進行了計算,并分析總結(jié)了輸電塔在不同的場地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度下的地震響應(yīng)變化規(guī)律。結(jié)果表明,隨著場地指數(shù)的增大、結(jié)構(gòu)阻尼比的減小、設(shè)防烈度的增大,塔身位移和支座反力的地震響應(yīng)均越來越大。關(guān)鍵詞:輸電塔;有限元;振型分解反應(yīng)譜;地震響應(yīng)中圖分類號:TU
2、312文獻標(biāo)志碼:B文章編號:1008—1933(2014)03—180—030引言輸電塔線體系具有塔體高、跨距大、柔性大等特點,對地震、臺風(fēng)、冰雪等環(huán)境荷載的反應(yīng)極為敏感。不少國內(nèi)學(xué)者對塔線體系進行了大量研究,梁樞果等¨將導(dǎo)線簡化成多剛性連桿,采用勢能和動能原理建立塔線耦聯(lián)體系的多自由度方程。沈國輝等針對某大跨越輸電塔線體系,采用振型分析反應(yīng)譜法和時程分析法進行了考慮三向輸入的地震響應(yīng)研究。鄧洪洲等也采用了這兩種方法分析了圖l典型輸電塔立面與側(cè)面某大跨越塔線體系的多遇地震反應(yīng),并對控制桿件的內(nèi)力進行對比研究。但學(xué)者們對單塔地震響應(yīng)
3、的為主,兩個方向上的自振頻率比較接近。詳細參數(shù)(如場地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度)影表I輸電塔前6階自振頻率與振型響分析較少。本文以一典型輸電塔為研究對象,采用有限元軟件ANSYS對其進行精細化建模,并通過振型分解反應(yīng)譜法計算分析了輸電塔在不同的場地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度下的地震響應(yīng)變化規(guī)律,得到了一些非常有意義的結(jié)論。1輸電線塔分析模型及動力特性2地震反應(yīng)譜及計算工況某典型輸電塔總高81.5m,塔頭高6.5m;塔身反應(yīng)譜是通過理想的單質(zhì)點體系反應(yīng)來描述地平面為正方形,基底根開為l5.3m,圖1給出了該震動特性,它定義為一個自振
4、動周期為、阻尼比為輸電塔的立面與側(cè)面。采用大型有限元軟件AN—的單質(zhì)點體系在地震動作用下反應(yīng)的最大值S~S進行建模與地震響應(yīng)計算,所有的構(gòu)件均采用S(T,)隨周期變化的函數(shù)。由于反應(yīng)譜能夠較空問梁單元beam4進行模擬,材料的彈性模量E=好地描述地震動特性及結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng),因此普遍2.1×10“,泊松比為0.3,密度為7850kg/m。為各國抗震設(shè)計人員接受,我國電力設(shè)施抗震設(shè)計表1給出了輸電塔前6階自振頻率與振型,從規(guī)范和建筑抗震設(shè)計規(guī)范均以反應(yīng)譜理論為表中可以看出,輸電塔以向、l,向的一階平動振型基礎(chǔ)。電力設(shè)施規(guī)范中的反應(yīng)譜曲線
5、是對應(yīng)阻尼比為5%時給出的,當(dāng)阻尼比不等于5%時,其水平地收稿日期:20134)3-05震影響系數(shù)由5%阻尼比的水平地震影響系數(shù)乘以作者簡介:李上鋒(1970一),男,高級工程師,主要從事高壓輸電線阻尼修正系數(shù)求得。路設(shè)計工作。E—mail:hcheng66@q‘1com為了研究場地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度對2014No.3李士鋒,等:典型輸電塔的地震響應(yīng)參數(shù)分析181輸電塔地震響應(yīng)的影響,采用振型分解反應(yīng)譜法不同結(jié)構(gòu)阻尼比時,在、l,向地震動作用下的進行了9個工況的計算分析,計算工況見表2。其輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律如
6、圖5和圖中,場地指數(shù)為0.5,阻尼比為5%,設(shè)防烈度7級時6所示。從兩圖中均可知,隨著結(jié)構(gòu)阻尼比的增的地震影響系數(shù)曲線如圖2所示。大,地震響應(yīng)越來越小,這是因為結(jié)構(gòu)阻尼越大,消表2計算工況耗的能量越多,故地震位移響應(yīng)得到抑制。圖5向地震動下結(jié)構(gòu)阻尼比對結(jié)構(gòu)位移的影響圖6Y向地震動下結(jié)構(gòu)阻尼比對結(jié)構(gòu)位移的影響圖2地震影響系數(shù)曲線圖7和圖8分別給出了不同設(shè)防烈度時,在、3地震響應(yīng)的參數(shù)分析l,向地震動作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律。從兩圖中均可看出,隨著設(shè)防烈度的增3.1輸電塔沿高度方向的位移大,地震位移響應(yīng)越來越大。圖3和
7、圖4分別給出了不同場地指數(shù)時,在、y向地震動作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律。從兩圖中均可看出,隨塔身高度的增加,地震位移響應(yīng)越來越大;隨著場地指數(shù)的增大,地震位移越來越大;與地震動激勵相同方向的位移要大于另一方向的位移響應(yīng)。8060圖7向地震動下設(shè)防烈度對結(jié)構(gòu)位移的影響40婁200圖3向地震動下場地指數(shù)對結(jié)構(gòu)位移的影響圖8Y向地震動下設(shè)防烈度對結(jié)構(gòu)位移的影響3.2輸電塔支座反力響應(yīng)上節(jié)分析了塔身位移響應(yīng)隨場地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度的變化規(guī)律,為進一步了解輸電塔的支座反力響應(yīng)情況,不同參數(shù)下的支座反力見表圖4Y向地震動
8、下場地指數(shù)對結(jié)構(gòu)位移的影響3~5。182四川建筑科學(xué)研究第4()卷從表3中可知,隨著場地指數(shù)的增大,各支座要大于另一方向的支座反力。這與圖3~4所示的反力越來越大;與地震動激勵相同方向的支座反力規(guī)律是一致的。表4不同結(jié)構(gòu)阻尼比時的支座