多点激励下高压输电塔线体系地震反应分析

发布时间：2017-08-12 08:15

  本文关键词：多点激励下高压输电塔线体系地震反应分析

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【摘要】：随着我国社会经济的快速发展,社会对能源的需求也不断增加,为了满足经济增长对电能的需求,我国实施了“西电东输”、“北电南送”的发展战略,高电压、超高压输电线路已经成为远距离电力传输的主要方式。我国为地震多发国家,研究输电塔线体系在地震作用下的受力性能,保证生命线工程的安全,具有重要的现实意义。据此,本文采用某典型SZ301型输电塔作为研究对象,以地震波峰值为8度基本设防烈度下的地震加速度峰值即1.96m/s2(0.2g)为研究背景,以输电塔塔顶位移和加速度、塔身沿高度位移和加速度响应峰值、杆件内力及支座反力等参数为基础,研究了多点激励下输电塔线体系的地震反应。研究内容主要包括以下几方面:(1)建立了单塔模型、塔线简化质量模型、输电塔线耦联体系的有限元分析模型,并分别对其自振特性进行了分析。(2)研究了单塔模型在地震作用下的动力反应,结果显示:总体来看,顺导线方向(Z方向)地震动激励下各变量响应比横导线方向(X方向)地震动激励下的响应大;三种地震波作用下,塔身沿激励方向位移随着塔身高度的增加而增加。同时还研究了输入不同维数地震波对输电塔抗震性能的影响,结果表明:结构在一维、二维与三维地震波激励下,三种工况下的水平振动相接近,并没有因增加地震输入维数而使结构水平振动明显加大;不管是一维地震波输入还是二维、三维地震波输入,输电塔主材受力都大于斜材受力;与一维地震动输入相比,二维、三维输入时主材内力都明显增加,二维、三维输入时更为不利。(3)研究了塔-线简化模型在地震作用下的动力反应,结果显示:对输电塔各变量的响应比分析可知,单塔附加导、地线质量块对地震荷载作用下塔顶位移响应影响较小;单塔附加导、地线集中质量块的存在降低了塔顶加速度峰值和主材内力峰值;附加导、地线集中质量块减小了输电塔的地震反应。(4)研究了一致激励和多点激励下输电塔-线体系地震反应,利用时程分析法,计算分析了EL-Centro地震波激励下导、地线对输电塔的作用,结果显示:导、地线对输电塔的地震反应并不总是单纯的加剧或者抑制,而是与输入地震波的频谱特性和不同时刻输电线的运动密切相关。另外,采用大质量法,计算考虑行波效应后多点激励下输电塔线体系的地震反应。结果表明:在EL-Centro地震波顺导线方向(Z方向)输入下,考虑行波效应后多点激励与一致激励下各变量的时程曲线变化规律基本一致,但存在相位差;考虑行波效应后,输电塔塔顶位移响应、顶点加速度响应以及塔架杆件内力响应大于一致激励,沿着塔身高度方向,多点激励增大了塔身的位移和加速度响应。
【关键词】：输电塔线体系 时程分析法 大质量法 行波效应 地震响应
【学位授予单位】：辽宁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU347;TU311.3
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 选题背景及研究意义11
• 1.2 研究现状11-14
• 1.2.1 动力模型研究11-12
• 1.2.2 地震分析的空间效应12-13
• 1.2.3 基础与塔相互作用研究13
• 1.2.4 结构非线性及稳定性的数据分析处理13-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 2 ANSYS输电塔线体系建模及动力特性分析15-34
• 2.1 输电塔有限元模型15-20
• 2.1.1 塔架模型节点处理15
• 2.1.2 塔架模型附加质量的处理15-16
• 2.1.3 模型建立前提条件16
• 2.1.4 单塔模型建立16-17
• 2.1.5 导、地线集中质点简化模型17-18
• 2.1.6 塔线耦联体系模型18-20
• 2.2 模态分析20-24
• 2.2.1 单塔模态分析20-21
• 2.2.2 对比分析现有规范与有限元模型计算中结构的第一周期21-22
• 2.2.3 考虑输电线影响的输电塔模态分析22-23
• 2.2.4 输电塔-线耦联体系模态分析23-24
• 2.3 地震波的输入24-30
• 2.4 结构地震反应分析方法30-33
• 2.4.1 时程分析法30-33
• 2.4.2 大质量法33
• 2.5 本章小结33-34
• 3 输电塔单塔地震反应分析34-65
• 3.1 单塔一维地震激励下动力反应分析35-55
• 3.1.1 输电塔塔顶位移地震响应35-43
• 3.1.2 输电塔沿高度方向的位移响应43-44
• 3.1.3 输电塔塔顶加速度地震响应44-52
• 3.1.4 输电塔杆件内力地震响应52-53
• 3.1.5 输电塔支座反力地震响应53-55
• 3.2 单塔二维、三维地震激励下动力反应分析55-63
• 3.2.1 输电塔塔顶位移地震响应55-57
• 3.2.2 输电塔塔顶加速度地震响应57-59
• 3.2.3 输电塔杆件内力地震响应59-63
• 3.3 本章小结63-65
• 4 输电塔-线简化模型地震反应分析65-79
• 4.1 输电塔-线简化模型地震反应时程分析65-78
• 4.1.1 输电塔塔顶位移地震响应分析65-67
• 4.1.2 输电塔塔顶位移响应比67-69
• 4.1.3 输电塔塔顶加速度地震响应分析69-71
• 4.1.4 输电塔塔顶加速度响应比71-73
• 4.1.5 输电塔杆件内力地震响应分析73-75
• 4.1.6 输电塔杆件内力响应比75-78
• 4.2 本章小结78-79
• 5 多点激励下高压输电塔线体系地震反应分析79-95
• 5.1 地震加速度时程的选取79
• 5.2 一致激励下地震反应分析79-86
• 5.2.1 输电塔塔顶位移响应时程分析79-80
• 5.2.2 输电塔塔顶加速度响应时程分析80-81
• 5.2.3 输电塔杆件内力响应时程分析81-85
• 5.2.4 输电塔基底支座反力响应时程分析85-86
• 5.2.5 一致激励下地震反应结果分析86
• 5.3 多点激励下地震反应分析86-94
• 5.3.1 输电塔塔顶位移响应时程分析比较88
• 5.3.2 输电塔沿塔身高度位移响应峰值分析比较88-90
• 5.3.3 输电塔塔顶加速度响应时程分析比较90-91
• 5.3.4 输电塔沿塔身高度加速度响应峰值分析比较91-92
• 5.3.5 输电塔杆件内力响应时程分析比较92-93
• 5.3.6 多点激励下地震响应结果分析93-94
• 5.4 本章小结94-95
• 6 结论与展望95-97
• 6.1 结论95-96
• 6.2 展望96-97
• 参考文献97-99
• 致谢99

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本文编号：660599