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输电线路是电力资源运输载体,是一种重要的生命线工程,是国家经济社会持续发展、人民工作生活正常进行的重要保障。输电塔-线体系作为输电线路的重要基础设施,在遭受地震灾害时极易产生严重损伤甚至倒塌破坏。我国作为地震灾害最为严重的国家之一,输电塔在地震作用下的失效破坏会给国家社会带来巨大的经济损失甚至威胁人民生命健康安全。目前,地震作用下结构的动力响应和倒塌破坏分析方面已经取得了一系列的研究成果,而由于对结构认识的局限性和研究过程中客观存在的随机性,多种不确定性因素不可避免地存在于结构分析的各个环节,针对这些不确定性因素进行量化分析已经成为当前研究的热点问题。本文开展地震作用下输电塔-线体系不确定性响应和倒塌分析,研究多种不确定性因素单独或联动效应对地震作用下输电塔动力响应和倒塌破坏的影响规律,总结塔线耦合作用和地震动入射角对不确定性分析结果的影响,建立地震作用下输电塔-线体系不确定性分析计算模型和分析方法。主要研究内容如下:
(1)依托输电线路实际工程,选取输电塔的几何尺寸和材料两种层次的不确定性参数,同时考虑地震动不确定性的影响,建立了输电塔不确定性有限元模型。基于敏感性分析方法,开展了地震作用下输电塔的不确定性参数敏感性分析,研究单个不确定性因素独立作用对输电塔地震响应的影响规律。
(2)基于输电塔的几何尺寸、材料以及地震动的不确定性,运用拉丁超立方抽样法(Latin Hypercube Sampling,LHS)结合增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA),开展考虑多种不确定性因素联动效应的地震作用下输电塔响应和倒塌分析,研究不同类型不确定性因素对输电塔不确定性分析的影响规律。
(3)基于敏感性分析和LHS-IDA联合方法,建立输电塔-线体系确定性以及不确定性有限元模型,开展塔线耦合作用以及地震动入射角对输电塔-线体系不确定响应和倒塌规律的影响研究。
(4)从不确定性因素的独立、联动效应和输电塔、输电塔-线体系不同计算模型两方面,对比得出不同工况不确定性分析过程和结果规律差异,建立了地震作用下输电线路不确定性分析的计算模型和分析方法,为平衡输电塔-线体系不确定性分析计算精度与速度提供参考。
(1)依托输电线路实际工程,选取输电塔的几何尺寸和材料两种层次的不确定性参数,同时考虑地震动不确定性的影响,建立了输电塔不确定性有限元模型。基于敏感性分析方法,开展了地震作用下输电塔的不确定性参数敏感性分析,研究单个不确定性因素独立作用对输电塔地震响应的影响规律。
(2)基于输电塔的几何尺寸、材料以及地震动的不确定性,运用拉丁超立方抽样法(Latin Hypercube Sampling,LHS)结合增量动力分析法(Incremental Dynamic Analysis,IDA),开展考虑多种不确定性因素联动效应的地震作用下输电塔响应和倒塌分析,研究不同类型不确定性因素对输电塔不确定性分析的影响规律。
(3)基于敏感性分析和LHS-IDA联合方法,建立输电塔-线体系确定性以及不确定性有限元模型,开展塔线耦合作用以及地震动入射角对输电塔-线体系不确定响应和倒塌规律的影响研究。
(4)从不确定性因素的独立、联动效应和输电塔、输电塔-线体系不同计算模型两方面,对比得出不同工况不确定性分析过程和结果规律差异,建立了地震作用下输电线路不确定性分析的计算模型和分析方法,为平衡输电塔-线体系不确定性分析计算精度与速度提供参考。