輸電塔的地震響應探究范文

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《四川建筑科學研究雜志》2014年第三期

1地震反應譜及計算工況

反應譜是通過理想的單質點體系反應來描述地震動特性，它定義為一個自振動周期為T、阻尼比為ξ的單質點體系在地震動作用下反應的最大值S(T，ξ)隨周期T變化的函數。由于反應譜能夠較好地描述地震動特性及結構的地震響應，因此普遍為各國抗震設計人員接受，我國電力設施抗震設計規范［4］和建筑抗震設計規范［5］均以反應譜理論為基礎。電力設施規范中的反應譜曲線是對應阻尼比為5%時給出的，當阻尼比不等于5%時，其水平地震影響系數由5%阻尼比的水平地震影響系數乘以阻尼修正系數求得。為了研究場地指數、結構阻尼比及設防烈度對輸電塔地震響應的影響，采用振型分解反應譜法［3］進行了9個工況的計算分析，計算工況見表2。其中，場地指數為0.5，阻尼比為5%，設防烈度7級時的地震影響系數曲線如圖2所示。

2地震響應的參數分析

2．1輸電塔沿高度方向的位移圖3和圖4分別給出了不同場地指數時，在X、Y向地震動作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規律。從兩圖中均可看出，隨塔身高度的增加，地震位移響應越來越大;隨著場地指數μ的增大，地震位移越來越大;與地震動激勵相同方向的位移要大于另一方向的位移響應。不同結構阻尼比時，在X、Y向地震動作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規律如圖5和圖6所示。從兩圖中均可知，隨著結構阻尼比ξ的增大，地震響應越來越小，這是因為結構阻尼越大，消耗的能量越多，故地震位移響應得到抑制。圖7和圖8分別給出了不同設防烈度時，在X、Y向地震動作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規律。從兩圖中均可看出，隨著設防烈度的增大，地震位移響應越來越大。

2．2輸電塔支座反力響應上節分析了塔身位移響應隨場地指數、結構阻尼比及設防烈度的變化規律，為進一步了解輸電塔的支座反力響應情況，不同參數下的支座反力見表3～5。從表3中可知，隨著場地指數μ的增大，各支座反力越來越大;與地震動激勵相同方向的支座反力要大于另一方向的支座反力。這與圖3～4所示的規律是一致的。從表4中可以看出，隨著結構阻尼比ξ的增大，各支座反力越來越小。這亦是由于結構阻尼越大，消耗的能量越多，從而抑制了地震反力響應的緣故。這與圖5～6所示的規律是一致的。從表5中可知，隨著設防烈度的增大，各支座反力越來越大。這與圖7～8所示的規律是一致的。

3結論

本文以一典型輸電塔為研究對象，采用有限元軟件ANSYS進行精細化建模，并通過振型分解反應譜法計算分析了輸電塔在不同的場地指數、結構阻尼比及設防烈度下的塔身位移及支座反力響應，得到的主要結論如下。1)隨塔身高度的增加，地震位移響應越來越大。2)隨著場地指數μ的增大，地震塔身位移和支座反力響應均越來越大。3)隨著結構阻尼比ξ的增大，地震塔身位移和支座反力響應均越來越小。4)隨著設防烈度的增大，地震塔身位移和支座反力響應均越來越大。5)與地震動激勵相同方向的塔身位移和支座反力響應均大于另一方向的響應。

作者：李士鋒袁清泉單位：國核電力規劃設計研究院