风荷载作用下输电塔结构体系可靠度分析
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我国输电线路铁塔结构设计可靠度研究摘要:随着我国城市化的不断推进,对电力工业的需求不断提高,电力工业的发展也在不断地加速,而铁塔作为电力系统的重要组成部分,也在迅速发展。
从有关调查资料中可以看出,我国的铁塔产业每年都在增长,发展潜力很大。
本文着重介绍了国内铁塔的结构设计可靠性问题,以供参考。
关键词:输电线路;铁塔结构设计;可靠度引言近年来,我国电力工业取得了巨大的发展,电力在国民经济中的地位日益凸显,对电力系统的安全、可靠的供电需求日益迫切。
但在实际操作中,许多已有的输电线路铁塔在正常状态下仍能维持高可靠性,但当遇到诸如风雪等极端气候条件时,其可靠性和安全性都会大幅下降,甚至可能产生难以估计的严重后果。
近年来,电力部门越来越重视提高输电线路铁塔的设计可靠性。
一、输电线路铁塔结构设计的主要内容输电线路铁塔的主要结构是杆塔的设计,它的设计水平直接影响到塔身的稳定。
在杆塔的设计中,要正确地选择好塔的地基,这是确保塔不容易被外力破坏的先决条件,同时也要对塔的位置、塔间距的控制、选型的正确、选材的正确。
由于铁塔在户外,极易受到雷击,从而降低其稳定性和可靠性,因此,应对其进行合理的避雷接地,以确保其设计的可靠性。
在常规输电线路铁塔的防雷接地系统中,为了保证其可靠度,应采取埋地模块等措施,减少接地电阻,提高防雷接地效果。
此外,还可以采用连接地线、不对称绝缘等方法,以确保电缆接地系统的可靠和稳定。
此外,近年来,除冰的设计也越来越受到各大供电公司的关注。
这是因为,如果电线被冻住,很可能会造成断线,甚至会折断铁塔,造成很长一段时间的停电,很难在短时间内恢复过来,对社会生产造成巨大的损失,对人民的生活造成很大的影响。
目前,国内除冰技术尚不够成熟,主要是融冰、机械除冰,近年来又有主动防冰层、涂上相应的涂层。
为了保证除冰的效果和可靠性,必须根据实际情况进行合理的选择。
二、荷载的统计分析(一)荷载统计分析方法在输电线路铁塔的结构设计中,通常采用一阶弹性法进行内力计算,因此,铁塔的荷载作用 S与负荷 Q之间存在着线性关系。
输电塔抗风稳定性分析【摘要】输电塔是现代化建设中一个非常重要的技术设计,同时也是一种工程量巨大的高耸建筑,技术要求非常的严格,因为输电塔的设计是运输电系统的一个重要组成部分,俗话说牵一发而动全身,输电塔的作用就是运输电系统中的纽带环节,它的破坏就会导致整个系统的瘫痪而无法运行,所以输电塔的建设必须以安全合理坚固为第一目标。
输电塔的特点就是对风的敏感性特别的强,所以本文就主要介绍了输电塔的抗风稳定性分析。
【关键词】输电塔体系;风载荷;动力性分析;失效形式;抗风稳定性输电塔是电力运输中的一个重要部分,占有极其重要的作用,其安全性也理所当然的受到了很大的重视。
所以输电塔的设计需要很严格的技术要求,其中抗风稳定性是一个非常重要的方面,因为输电塔经常受到风的影响,有时候会发生动态侧倾失稳破坏,所以输电塔的抗风稳定性分析就变的非常的重要。
1 风的影响我国建筑的结构载荷规范中对于地面的粗糙系数进行了比较严格的规定,分为了A、B、C、D四类,比较平坦的地区是A类例如海面还有沙漠,丘陵、乡村等为B类,在拥有很多建筑物的城市为C类,建筑非常密集而且有大量高层建筑的为D类。
地面上对于空气的运动阻力,使风速减慢,但是这种作用会受到高度的影响,随着高度的上升,阻力作用会越来越小,直至可以忽略,这个高度称为大气边界层高度。
在此高度内的平均风速受高度影响变化为v(z)=v(10)[z/10]式中的v(z)为z高度的平均风速,v(10)为10米处的风速x为地面粗糙系数。
脉动风速是具有零均值的随机变量,用湍流强度、脉动风功率谱等进行描述。
1)对建筑物起作用的风,一般有顺风向的风力作用,这一般是在建筑方面需要考虑的最主要的一种,有结构背后的横风向振动,一般在比较高的建筑是不可忽视的,还有其他建筑尾流引起的振动,负气阻尼引起的失稳振动。
这些对于建筑物的影响一般为,强风会对建筑的部分强度不够的材料造成破坏,还可能会对建筑物造成一些比较大的影响,有的还会对对一些结构造成疲劳破坏,使其强度受到影响。
风冰荷载作用下输电塔-线体系参数敏感性分析在电力系统的脉络中,输电塔与线路构成了生命线般的存在。
它们如同巨人的血脉和神经,承载着能量的输送与信息的传递。
然而,在这看似坚不可摧的结构背后,隐藏着对自然力量敏感的脆弱性。
风冰荷载,这一自然界的猛兽,时常以其狂野的力量考验着输电塔-线体系的稳固性。
本文旨在深入探讨风冰荷载作用下,输电塔-线体系参数的敏感性,以及如何通过科学的分析和合理的设计来增强其抵御自然灾害的能力。
首先,我们必须认识到输电塔-线体系在风冰荷载作用下的敏感性并非空穴来风。
正如一艘航船在狂风巨浪中摇摆不定,输电塔在猛烈的风力冲击下也会出现位移和变形。
这种位移和变形,如果不加以控制,将可能导致灾难性的后果。
因此,对输电塔-线体系的参数进行敏感性分析,就像是对航船的稳定性进行评估一样重要。
在进行敏感性分析时,我们首先要关注的是输电塔的材料属性。
不同的材料有着不同的弹性模量和屈服强度,这些参数直接影响到输电塔在风冰荷载作用下的响应。
例如,采用高强度钢材的输电塔,其抵抗变形的能力更强,就像一座用坚固岩石砌成的堡垒,能够更好地抵御风力的侵袭。
接下来,我们要审视的是输电塔的几何尺寸。
塔的高度、宽度和壁厚等参数,决定了其在风力作用下的稳定性。
一个过高或者过窄的输电塔,就如同一个高脚酒杯在风暴中摇摇欲坠,极易发生倾覆。
因此,在设计时必须考虑到这些因素,确保输电塔既有良好的力学性能,又不失美观。
此外,线路的张力也是影响输电塔-线体系敏感性的重要因素。
张力过大或过小都会影响体系的平衡状态。
过大的张力会使输电塔承受巨大的拉力,就像一根绷紧的琴弦随时可能断裂;而张力不足则会导致线路松弛,增加了在风力作用下产生共振的风险。
因此,合理设置线路张力是保障输电塔-线体系稳定的关键。
在分析了上述参数后,我们还需要关注风冰荷载本身的特性。
风速、风向以及冰层的厚度和分布情况都是决定输电塔-线体系受力状况的重要因素。
这些因素的变化无常,就像是战场上变幻莫测的战术,要求我们的设计必须具备足够的灵活性和适应性。
输电线路杆塔结构风荷载分析摘要:随着社会经济的发展,对电力能源的需求日益扩大,使得国内的高压电网建设也获得了长足的发展,同时,由于大型导线、紧凑型线路、相同塔回来线路等输电新技术的发展、创新和应用,我国输电线路杆塔结构朝大规模、大荷载发展的趋势日益明朗。
杆塔结构是决定输电线路安全、稳定运行的关键因素,而风荷载作为杆塔结构中的几大重要荷载之一,虽然其与一般地震荷载的作用幅度比较而言并不大,但其作用频繁度却远远高于地震荷载的。
由于这些输电线路杆塔基本有一定的高度,受风力的影响较大,因此计算和分析其风荷载变得十分重要。
关键词:输电线路;杆塔结构;风荷载分析目前我国高压电网的建设不断发展和相同塔回来的线路、紧凑型线路、大型导线等输电新技术的应用、输电线路杆塔结构形成大荷载、大规模的趋势越来越明显。
输电线路杆塔结构是重要组成部分、是安全线路稳定运行的基础。
风荷载是输电线路杆塔结构主要荷载之一,尽管它作用幅度比一般地震荷载小,但它的作用频繁与地震荷载相比要高得多。
这些输电线路杆塔都是有出现在一定的高度半空,风荷载计算分析变得越来越重要。
输电线路杆塔结构的安全性和可靠性直接关系到输电线路运行的安全。
有重要的现实意义。
在输电线路的荷载设计中,风荷载的地位十分重要,其设计质量直接决定着项目成本的高低以及杆塔结构的质量。
因此,相关单位和工作人员必须坚持实事求是,不断创新,全面分析各项影响因素的作用,确定最佳的结构风荷载值,确保电网的正常、稳定运行。
1风荷载对输电线路杆塔的影响1.1风的速度会产生结构位移风的作用是紊乱、无规律的,有确定值的风荷载规范适用于体形较规则、高度不高的高层建筑,而低于一定高度高层建筑风荷载值可按照规范方法进行计算风荷载值,只要适量加大风荷载数值的方法来衡量动力效应,而风荷载仍然作为静力荷载来进行计算结构本身内力和位移,但对于硬度不是强的高层建筑,随着建筑物体的高度增加,而风的效应也会加大,位移增加过快因而引起的动力效应这时就不能忽略不计了。
输电线路塔式结构的可靠性分析研究经济和社会的发展需要大规模的电力输送,而输电线路是电力传输的重要组成部分。
输电线路的可靠性是确保电力供应稳定和连续的关键因素之一,而输电线路塔式结构作为线路的支撑体系,在保证可靠性方面起着重要作用。
本文将对输电线路塔式结构的可靠性进行分析研究,探讨其影响因素和改进措施。
输电线路塔式结构的可靠性是指在一定时间范围内,线路塔结构在正常工作负荷下不发生破坏,并能够正常运行的能力。
影响输电线路塔式结构可靠性的主要因素有塔身材料、设计强度、外部环境因素以及运维管理等。
首先,塔身材料是影响输电线路塔式结构可靠性的重要因素之一。
传统的输电线路塔身多采用钢材,但随着技术的进步和新材料的应用,现代输电线路塔身材料多样化,如混凝土、铝合金等。
材料的选择直接影响到输电线路塔身的抗风荷载能力、耐腐蚀性能和使用寿命等方面。
因此,在设计和施工中需充分考虑材料的特性和寿命,确保塔身能够承受各种外部负荷并保持长期稳定运行。
其次,设计强度是塔式结构可靠性的关键因素之一。
在设计输电线路塔身时,需要充分考虑到外部环境的影响,如风速、地震等,以及承受的负荷情况,如电线张力、垂直荷载等。
合理的设计强度能够有效地保证输电线路塔身在各种负荷情况下不发生破坏,确保线路的可靠运行。
此外,外部环境因素也是影响输电线路塔式结构可靠性的重要因素之一。
风速是影响输电线路塔身的重要外部环境因素,特别是对于高海拔地区和风能丰富地区的输电线路塔身更为重要。
在塔身设计中,需要考虑不同地区的风速标准,并采取相应的措施来增强塔身的抗风能力。
此外,地震、雷击等自然灾害也需要考虑在内,以确保输电线路塔身在恶劣的环境条件下能够保持稳定运行。
最后,运维管理是保证输电线路塔式结构可靠性的重要手段。
定期的巡检、维护和检修能够及时发现和解决线路塔身存在的问题,确保其在正常负荷下不发生故障。
此外,科学合理的运维管理也能够延长输电线路塔身的使用寿命,提高可靠性。
输电线路的风荷载及结构安全分析输电线路是电力系统中至关重要的组成部分,它承担着将发电厂产生的电能输送到各个用电单位的重要任务。
然而,在输电线路的运行过程中,除了电缆自身的电气性能以外,还存在着一些其他的因素可能会对其运行产生不利影响,其中风荷载是较为常见且重要的一项。
本文将就输电线路的风荷载及结构安全进行分析,并探讨可能的应对措施。
1. 风荷载对输电线路的影响输电线路往往需要长跨越大面积地理范围,因此会受到气候因素的直接影响。
风荷载作为这些气候因素中的重要一项,对输电线路的安全性产生了重要影响。
首先,风荷载会对输电线路的塔架结构及导线产生直接的力学影响。
当强风吹袭时,输电线路所承受的风压力将会增加,导致传输塔架出现倾斜或者变形的情况。
同时,强劲的风还会导致输电线路导线产生振动,进而引发由于摆动造成的磨损、腐蚀等问题。
其次,风荷载还会对输电线路的绝缘子产生影响。
输电线路绝缘子作为输送电能的主要通道,其工作状态的可靠性对于输电系统的正常运行至关重要。
然而,在风大的条件下,由于绝缘子受到风压力的影响,产生外倾或者撞击,导致其绝缘性能下降,进而降低整个输电系统的工作效率。
2. 输电线路结构安全分析针对输电线路在受到风荷载作用下可能出现的问题,需要进行结构安全分析,以确保输电线路的稳定和正常运行。
首先,需要对输电线路的塔架结构进行合理设计和计算。
采用合适的材料和结构设计,以应对可能的风压力和其他外力的作用,确保塔架的稳定性和可靠性。
其次,应对输电线路导线的振动问题进行研究。
导线的振动会影响输电线路的稳定性,并可能加速导线疲劳和腐蚀的发生。
因此,需要采取一系列措施,如增加导线的悬挂点,加装减振器等,以减少振动的发生。
另外,绝缘子的结构和性能也需要进行充分的考虑。
通过合理的选择绝缘子的材料和结构,以及建立可靠的绝缘子状态监测体系,可以有效提高输电线路的工作效率和可靠性。
3. 应对措施为了确保输电线路的结构安全和正常运行,在设计和建设中需要采取一系列应对措施。
输电线路杆塔结构风荷载分析摘要:随着我国高压电网建设的迅速发展,新的输电技术如同塔双回线路、紧凑线路、大截面导线等,都使输电线路杆塔结构产生大负荷的趋势日益突出。
输电线路杆塔是线路的重要组成部分,是线路安全、可靠的重要组成部分。
风荷是输电线路杆塔所要承担的最大载荷,但其影响范围较大。
因此,在输电线路杆塔的设计中,对其进行风载荷的计算和分析就显得尤为重要。
关键词:高压电网;输电技术;杆塔结构;风荷载引言:架空传输线杆塔是一种柱状或塔状结构,它支撑着架空传输线的导线和地线,并使两者与地面保持一定的间距,其安全可靠度对整个输电系统的安全运行有着重要的影响。
在架空输电线路中,杆塔造价占总投资的30%或更多,它直接影响到线路的经济效益。
随着我国特高压电网的不断发展,同塔多回线路、紧凑线路、大截面导线等新技术的普及,线路杆塔大荷载、大型化的发展趋势日益显现。
随着我国建设“节约型、环境友好型”社会,电网安全稳定,气候变化复杂,对杆塔的安全可靠性、经济性和环保性能的要求越来越高。
文章就国内输电线路杆塔结构的受力取值、结构优化及新材料应用等方面的最新研究成果进行了综述,并结合国内外的实际情况,指出了今后的发展方向。
1.风荷载对输电线路杆塔的影响1.1风的速度会产生结构位移对于某一特定高度以下的高层建筑,可以采用标准的方法进行计算,采用适当增加的风荷载来度量其动态影响,而风荷载仍以静力形式计算其自身的内力和位移。
但在高层建筑中,由于建筑物的高度越高,受风影响越大,由于位移太快所产生的动态影响就越小。
在考虑了动力作用的情况下,必须采用经验公式对顶点速度的影响进行估计。
因为铁塔所支持的导线和上部结构的高度都很高,而且导线的自重和拉力都很大,所以必须进行风洞实验来判断风向和风荷的影响,以弥补规范的缺陷。
1.2风作用下输电线路杆塔的刚度影响在输电线路杆塔结构的设计中,应该考虑到在普通暴风雨影响下,杆塔也能正常工作。
这就是在结构的弹性和小位移条件下,风力可以发生不同的角度,例如-10到+10度。
输电线路杆塔结构设计与安全分析1. 引言输电线路是将电能从发电厂输送到用户的重要途径,其中杆塔是支撑输电线路的重要组成部分。
杆塔的结构设计和安全分析对于确保输电线路的可靠运行至关重要。
本文将探讨输电线路杆塔结构设计与安全分析的相关问题。
2. 输电线路杆塔结构设计2.1 杆塔的类型和功能杆塔的类型根据输电线路的特点和需求决定,主要有悬垂塔、耐张塔和角钢塔等。
不同类型的杆塔承受不同的应力和荷载,因此其结构设计需要根据实际情况合理选择。
悬垂塔用于支撑输电线路的过渡杆塔,主要作用是承受电线重量和保持电线在合适的高度。
耐张塔用于承受输电线路的张力,主要作用是保持电线的水平张力,并通过绝缘子串将电线与杆塔绝缘。
角钢塔用于支撑输电线路在角点和转角处,主要作用是承受电线的拉力和侧荷。
2.2 杆塔的结构设计要考虑的因素杆塔的结构设计要考虑多个因素,包括荷载、持久性、地基条件、风荷载、地震荷载和冰荷载等。
在设计过程中,需要通过强度计算、稳定计算和刚度计算等方法,确保杆塔能够承受各种荷载条件下的力学和结构要求。
3. 输电线路杆塔安全分析3.1 强度安全系数强度安全系数是评估杆塔结构安全性的重要指标。
强度安全系数是指杆塔承受外力作用下的最大应力与杆塔材料的屈服强度之比。
通常情况下,强度安全系数应满足设计规范的要求,以确保杆塔在设计寿命内不发生延性破坏。
3.2 稳定性分析稳定性分析是评估杆塔结构在外力作用下抵抗倾覆、屈曲和滑移等破坏形态的能力。
稳定性分析主要包括几何稳定性分析和结构稳定性分析。
几何稳定性分析主要考虑杆塔倾覆和滑移的问题,通过计算抵抗倾覆和滑移的稳定性安全系数来评估结构的稳定性。
结构稳定性分析主要考虑杆塔抵抗屈曲现象的能力,通过计算抵抗屈曲的稳定性安全系数来评估结构的稳定性。
3.3 风荷载分析输电线路杆塔在风力作用下会受到风荷载的影响,因此风荷载分析是杆塔结构安全分析的重要内容。
风荷载分析需要考虑杆塔的几何形状、表面粗糙度、地理位置以及风力特性等因素。
输电线路杆塔结构风荷载分析【摘要】随着国民经济的不断发展和各行业用电需求的不断增加,它在有效保障输电线路安全运行方面发挥着重要作用。
在架空输电线路中,最严重的自然威胁是风荷载。
为了有效地解决和避免风荷载对输电线路的影响,有必要在线路设计中对风荷载进行合理的计算,并将其应用于线路建设中。
在风荷载计算中,由于各国、地区和标准的差异,需要进行合理的分析和设计,通过有效的比较,做出最合理的规范。
【关键词】输电线路;风载荷;计算方法;比较一、前言架空输电线路桅杆结构是我国架空输电线路工程建设中架空输电线路的重要组成部分,是保证输电线路安全的重要基础。
整个输电线路杆塔直接承受的各种电力负荷和风力发电机组的负荷不仅是最重要的负荷,也是对整个输电线路杆塔最严重的威胁之一。
通过对我国《输电系统线路工程设计规范》和国外《输电系统线路工程设计规范》中常用的风速和负荷测量计算方法进行更有效、更有针对性的分析比较,我们可以充分了解和看到我国输电系统线路设计中的风速和负荷测量,输电系统线路设计中的风速和负荷计算理论方法与其他发达国家的风速和负荷测量计算理论方法存在较大的技术差距。
通过这一比较,我们也希望能够初步完善我国输电线路风速和负荷测量计算的理论方法体系。
为工程设计之初输电系统线路结构的有效规划提供保证。
二、风载荷与输电线路的利害关系在导致输电电缆线路运行所受直接影响的自然灾害中,由水和风活动引起的风对输电电缆线路的严重损坏可能是最严重的并且由风占据了绝大部分的危险因素。
因此,对于台风电机在电气输电系统线路的潜在危害中也还是不能被过分疏忽的,还是必需及时引起人们足够的认识重视。
保证整个输电风机线路不会遭受风速和载荷的较大影响,需要对线路所受的风载荷大小做一个严格的风力测算,从而可以提高整个输电风机线路的综合抗风载荷能力,并且这样能有效率地减少因输电风机在载荷较大威胁下而产生的电力损失。
对于台风载荷运动产生的这些危害我们主要可以从影响风速、风向两两个方面对其进行深入分析。
文章编号:1009 6825(2009)16 0053 02风荷载作用下输电塔结构体系可靠度分析收稿日期:2009 02 05作者简介:汪延寿(1984 ),男,重庆大学土木工程学院硕士研究生,重庆 400045汪延寿摘 要:用荷载增量法结合有限元分析技术,通过枚举列出输电塔体系的主要失效路径,提出了蒙特卡洛概率方法,并通过M atlab 软件计算出各输电塔体系的失效概率,最后以一大型输电塔进行了可靠度计算。
关键词:输电塔结构,可靠度,失效模式,失效概率中图分类号:T U 318文献标识码:A随着世界各国工业迅猛发展,电力需求越来越迫切,输电塔作为一种重要运输电力的工程结构,在设计中,存在许多不确定因素,如风荷载的确定、结构制作安装的误差、材料的变异等,对其进行极限承载力计算和可靠性分析非常重要。
通常对于一个实际的大型输电塔,只有当构件破坏达到一定数目,使整个体系形成机构或局部破坏不能再承受荷载时,才算破坏。
通用有限元软件分析计算体系可靠性时,目前国内均考虑成全桁架模型,而杆件的极限破坏及先、后顺序有很多种情况,采用枚举结构主要失效模式的分支界限方法,只需挑选出那些发生概率较大的失效路径来计算结构的体系可靠概率。
1 结构系统的模型特性1.1 空间模型的建立进行输电塔大型结构有限元分析时,节点为铰接和刚接会影响受力情况,因此本文通过A NSYS 软件分别建立了全梁的刚性模型和全二力杆的桁架模型,分别得出了它们的前10阶模态基本相近。
而且通过梁模型得出的六个分力中,它们的轴力、剪力基本上是弯矩的100倍,对于角钢或者其他任意的构件来说,轴力、剪力所对构件的应力作用为弯矩的10倍左右,基本可以忽略不计。
从而在对输电塔进行有限元分析的时候可以对其采用全桁架模型。
构件考虑成二力杆件,承受轴向力的作用,在节点有空间的三个力作用。
1.2 杆件的失效模型对于输电铁塔结构系统,在判断每根构件破坏时,通过其极限承载力是否达到限值来进行分析。
拉杆和压杆的破坏模式不同,拉杆一般为强度破坏,压杆大多为稳定破坏。
具体上拉杆采用弹 塑性单元失效形式,在达到应力屈服强度时候由于位移迅速增大,即视其破坏。
压杆考虑其失去稳定,由于许多大型输电塔是角钢构件组成的,应考虑其截面外失去稳定,采用半弹 塑性失效形式,失效后其所承担的内力将全部或部分分配到其余未失效杆件上,对于压杆失稳后的承载力折减系数 值与构件长细比 有关。
构件的长细比 一般在75~150,折减系数 可在0.35~0.5范围内,按线性插值选取。
其模型如图1所示。
2 荷载的取值其中每根构件的抗力R 值为正态分布。
如果是拉杆即得R 值,如果是压杆取R 和稳定系数 的乘积R 作为抗力。
S 取输电线对输电塔在绝缘子上的荷载、输电塔杆件的自重和风在每根杆件上的作用力的和值。
其中输电塔自重本文简单的假设为固定值,而风荷载是一随机变量。
相关资料表明假定荷载f 为极值 形分布(Gumbel 分布)较正态分布符合实际,其分布函数如下:F f (f )=exp{-exp[-b (f -a)]}。
f f (f )=ex p{-exp[-b(f -a)]-b (f -a)}b 。
其中,a,b 为Gumbel 分布的双参数,这个分布的均值和标准差可写成双参数的关系式如下:!f =a +0.57711/b;∀f =#/6!1/b 。
本文参考了重庆地区近十年的风情况,得出了具体的双参数a =24.08,b =1.64。
取100年依据的x I =!f -∀f ln(-ln F I )作为设计验算点,利用JC 法首先将荷载f 转换成正态分布。
然后通过M atlab 自带的功能函数箱的模拟函数分别模拟出n 次的R 值和S 值。
3 结构系统失效概率计算原理3.1 主要失效路径的选取由于输电铁塔结构体系破坏通常是一系列杆件相继破坏的结Necessity d iscussion on improving th e fortification intensity of the bu ilding in Hanzh on g cityLI Sha sha LUO Xin ZHOU Zhi junAbstract:Based on the analysis on the seismic damage suffered of the building under 6gr ade fortificat ion in Hanzhong city,the anti seismicdesigns of the building under six and seven grade for tification intensity are compared,the necessity of improving the fortification intensity of t he building in Hanzhong is r evealed,aiming at different situations,cor responding measures are provided,so as to make the building reach the r equirements of anti seismic fortificat ion.Key words:building,anti seismic fortification intensity,seismic damage,ant i seismic design∀53∀第35卷第16期2009年6月 山西建筑SHANXI ARCH ITECTUREVol.35No.16Jun. 2009果。
结构系统沿某一失效路径最终导致结构整体破坏或局部破坏的失效判断依据可以表示为结构体系残余结构刚度矩阵奇异:det[K resid ual ]=0结构变为机构,认为其破坏。
本文通过改进的分支界限枚举方法计算。
用荷载增量过程中的承力比和承力比的变化率来辨别结构系统的主要模式。
通过有限元计算出那些荷载作用下承力比较大的构件,然后利用结构失效树的模型,设定一个∃,使得p k +1f i /p k f s #∃,其中,p k +1f i 为第k +1失效级的第i 个失效的失效概率,p k f s 为第k 失效级主要失效组成的串联体系失效概率,剔除掉次要失效路径,留下主要失效路径,即为体系的失效路径。
3.2 失效概率的计算采用蒙特卡洛方法,在总的模拟次数为n 的前提下得出主要失效路径出现的次数为m,则体系的失效概率为p s =m/n 。
4 算例4.1 有限元程序的实现由于采用蒙特卡洛方法计算输电塔体系的可靠度,A NSYS 实现多次计算不方便,本文在A NSYS 模型的基础之上,在M atlab 程序中实现输电塔的杆件有限元模型的建立并加荷载进行计算。
4.2 算例演示本算例对实际的大型输电塔作了简化,如图2所示。
其中,l 73=l 74=l 75=l 76=2m,其余尺寸见图2。
构件全部采用角钢,抗拉压许用应力均值为235M Pa,许用应力变差系数V =0.2。
材料弹性模量E =200GN/m 2,各段界面尺寸见表1,在绝缘子上的荷载见图3,重力荷载和风荷载为平均到每个节点上。
表1 单元所对应的截面尺寸区号规格/m m !mm !mm单元号A 90!90!81,4,9,12,13,16,21,24B 75!75!825,28,33,36,37,40,45,48C 63!63!849~76D 50!50!52,3,5,6,7,8,10,11,14E45!45!5其余最后得到的主要前8条失效路径如表2所示。
采用Monte Carlo 法分析计算,取前20个失效路径(包括前述8条主要失效路径),样本数为10000,得到的失效样本为137个,体系的可靠度为0.9863。
表2 主要破坏顺序112∃4∃32∃27∃35∃6724∃12∃30∃11∃27∃68324∃4∃46∃27∃44∃68436∃4∃32∃11∃3∃62516∃12∃39∃34∃42∃55628∃24∃27∃46∃32∃67∃62739∃27∃12∃35∃32∃8812∃16∃39∃11∃44∃505 发展及展望通过理论分析和实际计算以及和其他文献的比较可得:1)在建立模型时,对于大型输电塔结构的构件,每个构件是采用梁模型和二力杆模型,对于整体模态的影响和对于每根构件受力情况的影响还有待于进一步研究,甚至是通过试验来证明。
2)对于选取的二力杆桁架的大型输电塔模型,其拉压构件力学模型选取上对于判断构件失效比较重要,拉杆应该选取更精确的塑性模型,压杆也应着重考虑其承载力下降段的曲线变化。
3)列举主要失效模式依然是在进行结构体系失效概率计算中比较关键的问题,而树状分支界限法能够很好地筛选出概率较大的主要失效路径,但在具体过程中的细节上仍然有待进一步研究。
4)通过可靠性分析,在规范规定的可靠概率的前提条件下,可减小构件截面积,进行输电塔优化作用,节约财力和人力的投资,值得探讨。
参考文献:[1] GB 50009 2001,建筑结构荷载规范[S].[2] GBJ 135 2006,高耸结构设计规范[S].[3] DL/T 5154 2002,架空送电线路杆塔结构设计技术规定[S].[4] 王肇民,马人乐.塔式结构[M ].北京:科学出版社,2005.[5] 刘树棠.杆系结构有限元分析与M AT L AB 应用[M ].北京:中国水利水电出版社,2007.[6] 黄本才.结构抗风分析原理及应用[M ].上海:同济大学出版社,2001.[7] JI Guoming.T he disser tat ion research for structure r eliabilityand the software design for structure reliability analysis basedon N AST RAN [Disser tat ion for the M ast er %s Design][D].Xi %an:Nort hw estern Ploy technical U niversity,1999(in China).[8] 赵滇生,金三爱.有限元模型对输电塔架结构动力分析特性分析的影响[J].特种结构,2004,21(3):8 11.[9] 石少卿,童卫华,姜节胜.极值型风荷载作用下大型结构可靠性分析[J].应用力学学报,1997,14(4):142 147.[10] 高险峰,马人乐.风载下塔架结构的可靠度分析[J].特种结构,2008,18(4):32 35.Reliability an alysis on transmission tower stru ctu ral system u nder the action of wind loadWANG Y an shouAbstract:T he author uses the load increment metho d combining wit h finite element analysis,based on enumerating main failure path of transmission tow er structural system,provides M onte Carlo probabilit y method,and calculates failure probabilities of all tr ansmission tow er system based on t he M atlab software,finally gets reliability calculation on one lar ge transmission tower.Key words:tr ansmission tow er structur e,reliability,failure mode,failure probability∀54∀第35卷第16期2009年6月山西建筑。