输电塔线体系地震反应分析及减震控制研究
本文选题:输电塔线体系 + 动力特性 ; 参考:《河南理工大学》2014年硕士论文
【摘要】:大跨越输电塔线体系是一种应用较广的高柔大跨结构,是一项重要的生命线工程。它的安全性直接关系到国家的经济建设和人民的正常生活,因此确保输电塔线体系的安全运行是电力工程和土木工程的一个重要课题。除了受静荷载外,输电塔大部分时间还受动荷载的影响,其中地震作用就是一个对其影响很大的动荷载。在地震作用下,由于塔线的相互作用形成一种复杂的空间耦合体系,一旦破坏通常是非常严重的。目前有关输电塔线体系的减震(振)控制研究主要集中在风振方面,对地震作用下的减震控制研究还比较少,故对输电塔线体系进行地震反应分析和减震控制研究是很有必要的。本文以河南密平线改建工程的一段输电塔线路为工程实例,采用有限元软件ANSYS建立了精确的梁杆混合有限元模型,并对导、地线进行了找形分析。首先,对体系进行静力分析,以静力计算结果作为后续工作的初始态。然后,采用子空间迭代法分析研究了该体系的动力特性,并与单塔的动力特性作对比,通过对比分析可知,体系的振型比较密集,且以导、地线的振型为主。通过分离导、地线的质量作用和刚度作用来探讨导、地线对输电塔的作用机理。另外,本文采用时程分析法研究了单塔和塔线体系两种模型在三种不同地震波作用下的地震反应特点,通过对比分析进一步揭示了导、地线对输电塔的耦合作用规律。文章最后对输电塔线体系的减震控制研究进行了初步的探讨。在输电塔塔头横担处布置调谐质量阻尼器,并设计出最优频率比和最优阻尼比,来分析输电塔的地震响应特点。分析结果表明采用调谐质量阻尼器对输电塔线体系进行减震控制的可行性。
[Abstract]:Long span transmission tower system is a widely used tall flexible long span structure and an important lifeline project. Its safety is directly related to the national economic construction and the normal life of the people. Therefore, to ensure the safe operation of the transmission tower system is an important subject in power engineering and civil engineering. In addition to the static load, the transmission tower is also affected by the dynamic load for most of the time, in which the earthquake is a very important dynamic load. Due to the interaction of tower lines to form a complex spatially coupled system under seismic action, once destroyed is usually very serious. At present, the research on the damping (vibration) control of transmission tower system is mainly focused on wind-induced vibration. Therefore, it is necessary to study the seismic response and control of transmission tower system. Taking a section of transmission tower line in the reconstruction project of Miping Line in Henan Province as an engineering example, a precise mixed finite element model of beam and rod is established by using finite element software ANSYS, and the shape finding of guide and ground wire is analyzed. Firstly, the static analysis of the system is carried out, and the results of the static calculation are taken as the initial state of the subsequent work. Then, the dynamic characteristics of the system are analyzed by subspace iteration method, and compared with the dynamic characteristics of single tower. The results show that the vibration modes of the system are dense, and the vibration modes of the system are mainly guided and ground lines. The action mechanism of guide and ground wire on transmission tower is discussed by separating guide, mass and rigidity of ground wire. In addition, the characteristics of seismic response of two models of single tower and tower line system under the action of three different seismic waves are studied by using time-history analysis, and the coupling law of conductance and ground wire to transmission tower is further revealed by comparison and analysis. Finally, the research on the control of transmission tower system is discussed. The tuned mass dampers are arranged at the transverse pole of the transmission tower, and the optimal frequency ratio and the optimal damping ratio are designed to analyze the seismic response characteristics of the transmission tower. The results show that it is feasible to control the transmission tower system with tuned mass dampers.
【学位授予单位】:河南理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:TM753
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,本文编号:1879733
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