猫头型输电塔线体系损伤状态下的地震反应

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1、硕士学位论文猫头型输电塔线体系损伤状态下的地震反应SEIMICRESPONSEOFCATHEADTYPETRANSMISSIONTOWER-LINESYSTEMWITHDAMAGESTATES周鹏哈尔滨工业大学2015年7月国内图书分类号：TU279.7-44学校代码：10213国际图书分类号：624.9密级：公开工学硕士学位论文猫头型输电塔线体系损伤状态下的地震反应硕士研究生：周鹏导师：汤爱平教授申请学位：工学硕士学科：岩土工程所在单位：土木工程学院答辩日期：2015年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classifie

2、dIndex:TU279.7U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSEIMICRESPONSEOFCATHEADTYPETRANSMISSIONTOWER-LINESYSTEMWITHDAMAGESTATESCandidate：ZhouPengSupervisor：Prof.TangAipingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：GeotechnicalEngineeringAffi

3、liation：SchoolofCivilEngineeringDateofDefence：July,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要庞大的输电系统是国家最重要的基础设施之一，这些系统往往服役多年，经历不同的运营环境，因此在整个使用寿命期间，输电塔杆件不可避免地产生累积损伤，这些损伤使输电塔系统的力学性能发生了改变、性能劣化。尽管如此，输电塔在设计阶段并没有进行疲劳损伤设计，那么服役数年的输电塔在设

4、计使用年限内若遭遇设防烈度所对应的地震作用时，破坏的概率将大大增加。因此，研究损伤状态下输电塔线体系动力特性和它们的抗震性能将有十分重要的意义。本文以500ZM2型输电塔的单塔两线模型为背景，研究损伤对输电塔线体系在地震作用下响应的影响，主要工作包括：首先，基于Mine疲劳线性累积理论，认为输电塔杆件的损伤分布等于输电塔杆件的应力分布。根据钢材考虑损伤的刚度及强度衰减规律，建立了损伤非均匀分布的输电塔线体系有限元模型。其次，利用ANSYS模态分析功能进行了不同损伤状态下输电塔及塔线体系的动力特性分析，探究了损伤对输电塔及

5、塔线体系自振频率的影响，以及导线对输电塔动力特性的影响。最后，利用ANSYS的瞬态动力分析功能，采用三维一致激励方式输入地震波，分别进行了不同损伤状态下输电塔及输电塔线体系在不同地震波下的响应分析。得到了不同损伤状态下输电塔及塔线体系的顶点位移时程曲线、主材及辅材杆件的截面轴向最大应力时程曲线以及顶点位移峰值以及主材、辅材杆件截面轴向最大应力峰值与损伤的定量化关系。探究了损伤对输电塔及塔线体系的地震响应的影响规律。研究结果表明：1）损伤会改变输电塔线体系的动力特性，降低自振频率，甚至改变振型；2）损伤对大震下输电塔线体系

6、的响应影响较大，对小震下输电塔线体系的响应影响不是很大，这种影响地震波的频谱有关；3）由塔线体系与单塔的地震响应相比可以看出，导线能抑制损伤对输电塔地震响应的影响。关键字：输电塔线体系、疲劳损伤、动力特性分析、三维一致激励、地震响应分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractHugetransmissionsystemisoneofthemostimportantnationalinfrastructure,thesesystemsareoftenservedformanyyears,throughdiffe

7、rentoperatingenvironment,soduringtheentirelife,transmissiontowersysteminevitablyproducecumulativedamage,whichleadstothemechanicalpropertiesattenuationofthetransmissiontowercomponents.Despitethist,thereisnofatiguedamagedesigninthedesignphase,whenencounteringaneart

8、hquakecorrespondingfortificationduringthedesignlife,theprobabilityoffailureofthetransmissiontowerservedforseveralyearswillgreatlyincrease.Therefore,thestudyofd