基于優(yōu)化等效方法的輸電塔結(jié)構(gòu)有限元模型修正.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟連續(xù)增長，能源問題逐漸成為影響國家經(jīng)濟持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的重要因素。電力工業(yè)作為國家經(jīng)濟建設(shè)與人民生活的支柱產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，其安全性與可靠性受到全社會的日益關(guān)注。輸電塔、桅桿和電視塔等高聳結(jié)構(gòu)，是一類與人類生命線工程直接相關(guān)的結(jié)構(gòu)型式。由于這類高聳結(jié)構(gòu)具有高和柔的特點，因而通常對風(fēng)的作用較為敏感。我國每年都有不少輸電塔會在臺風(fēng)或暴風(fēng)雨中倒塌，特別是2008年我國南方地區(qū)雪災(zāi)造成的大量輸電線塔倒塌事故，給國家經(jīng)濟財產(chǎn)與人民安全造成了巨

2、大影響。因此工程結(jié)構(gòu)仿真分析過程中，建立最接近于實際輸電塔結(jié)構(gòu)的有限元模型對于輸電塔結(jié)構(gòu)安全研究有重要作用。
　　 本文按照實際工程施工圖建立了端部螺栓聯(lián)結(jié)等效為剛接或鉸接時輸電塔結(jié)構(gòu)有限元模型，模型考慮了輸電導(dǎo)線對輸電塔的影響，以及幾何大變形與應(yīng)力剛化效應(yīng)。對兩種情況時輸電塔塔線體系模型進(jìn)行非線性動力分析，由此得到輸電塔不同高度三測點的時程響應(yīng)，并對測點時程響應(yīng)進(jìn)行頻譜分析。仿真分析數(shù)據(jù)結(jié)果表明，所建立螺栓聯(lián)結(jié)等效為剛接時的有

3、限元模型能夠反映輸電塔結(jié)構(gòu)基本特征，螺栓聯(lián)結(jié)等效為鉸按時模型整體剛度略有降低。
　　 由于輸電塔結(jié)構(gòu)模型誤差主要體現(xiàn)在桿件連接剛度而不是桿件的物理尺寸上，本文提出了以構(gòu)件節(jié)點連接剛度為修正指標(biāo)的修正思路。本文中建立不同管長時端部三螺栓聯(lián)結(jié)與端部四螺栓聯(lián)結(jié)精細(xì)實體有限元模型，以精細(xì)實體有限元模型與等效簡化單元模型之間的整體剛度矩陣誤差最小為等效原則，利用優(yōu)化等效方法，得出不同等效長度時實體模型的等效固結(jié)系數(shù)。并且本文采用一簡單結(jié)構(gòu)

4、，分別建立梁桿單元模型、斜桿橫桿實體模型與桿單元連接模型、以及不同修正長度時斜桿五單元組合模型與梁桿單元連接模型，對比各模型響應(yīng)，驗證利用優(yōu)化等效方法對模型修正的效果。
　　 本文把端部螺栓聯(lián)結(jié)的桿件劃分為五個單元，并在此基礎(chǔ)上建立了以等效固結(jié)系數(shù)表示的輸電塔結(jié)構(gòu)有限元修正模型。對比以上三種輸電塔單塔結(jié)構(gòu)模型自振頻率，并對輸電塔塔線體系修正模型進(jìn)行非線性動力分析，對比分析三個輸電塔塔線體系模型測點時程響應(yīng)與頻譜圖。根據(jù)本文的研究