基于性能的输电塔线体系风灾易损性分析

摘要

随着我国经济发展，对能源的需求也越来越大，然而我国能源分布格局极不平衡，为了突破供需矛盾，国家规划建设了一系列输电线路。作为生命线工程的重要组成部分，输电线路一旦破坏，会引起供电系统瘫痪以及一系列次生灾害，后果极其严重，理应加强其抵抗自然灾害的能力。理论分析和灾后调研表明，风灾是引起线路破坏的最主要因素，如何确保线路在强风荷载作用下仍有良好的工作性能，成为时下的一个研究热门。基于此，本文从基于性能设计的角度出发，以某输电线路的塔-线耦合体系为研究对象，对其进行了风灾易损性分析，主要进行了如下研究工作：
　　1、采用谐波合成法模拟脉动风。对平均风和脉动风特性分别进行了阐述，基于Kaimal风谱编写了脉动风模拟的MATLAB程序，并考虑了空间相关性的影响。以某输电导线为算例，模拟了节点脉动风时程，对模拟谱和目标谱进行对比，验证了脉动风模拟的正确性。
　　2、考虑材料参数的不确定性，采用有限元软件ANSYS建立了三塔四跨的塔-线模型，对塔-线体系进行了风振时程分析，得到了塔顶位移时程响应曲线。考察了风向角对结构的影响，得到90风攻角位移最大的结论。使用拉丁超立方抽样法抽取了10个样本，用有限元方法得出90攻角下每个样本在不同风速下的塔顶位移响应。
　　3、分析得到了输电塔在风荷载作用下的性能水准并对其进行量化。定义了输电塔对应3种破坏模式的性能水准，然后采用Pushover分析得到输电塔的抗风能力曲线，结合试验结果，在曲线上找到对应不同性能水准的界限值。
　　4、提出了风灾概率易损性函数，对10个样本计算出来的离散点进行回归分析，得到相应的均值和标准差，绘制了易损性曲线。

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1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究内容

2 风场的数值模拟

2.1 引言

2.2 风场简介

2.3 脉动风模拟

2.4 风场的模拟

2.5 本章小结

3 输电塔-线体系风振分析

3.1 引言

3.2 有限元建模

3.3 风荷载的计算与加载

3.4 最不利风向作用计算

3.5 结构分析样本的选取

3.6 体系风时程分析

3.7 本章小结

4 塔-线体系风灾易损性分析

4.1 引言

4.2 基于性能的设计方法

4.3 易损性分析理论

4.4 易损性曲线

4.5 本章小结

5 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献