输电塔的地震响应探究范文

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《四川建筑科学研究杂志》2014年第三期

1地震反应谱及计算工况

反应谱是通过理想的单质点体系反应来描述地震动特性，它定义为一个自振动周期为T、阻尼比为ξ的单质点体系在地震动作用下反应的最大值S(T，ξ)随周期T变化的函数。由于反应谱能够较好地描述地震动特性及结构的地震响应，因此普遍为各国抗震设计人员接受，我国电力设施抗震设计规范［4］和建筑抗震设计规范［5］均以反应谱理论为基础。电力设施规范中的反应谱曲线是对应阻尼比为5%时给出的，当阻尼比不等于5%时，其水平地震影响系数由5%阻尼比的水平地震影响系数乘以阻尼修正系数求得。为了研究场地指数、结构阻尼比及设防烈度对输电塔地震响应的影响，采用振型分解反应谱法［3］进行了9个工况的计算分析，计算工况见表2。其中，场地指数为0.5，阻尼比为5%，设防烈度7级时的地震影响系数曲线如图2所示。

2地震响应的参数分析

2．1输电塔沿高度方向的位移图3和图4分别给出了不同场地指数时，在X、Y向地震动作用下的输电塔沿塔身高度方向的位移变化规律。从两图中均可看出，随塔身高度的增加，地震位移响应越来越大;随着场地指数μ的增大，地震位移越来越大;与地震动激励相同方向的位移要大于另一方向的位移响应。不同结构阻尼比时，在X、Y向地震动作用下的输电塔沿塔身高度方向的位移变化规律如图5和图6所示。从两图中均可知，随着结构阻尼比ξ的增大，地震响应越来越小，这是因为结构阻尼越大，消耗的能量越多，故地震位移响应得到抑制。图7和图8分别给出了不同设防烈度时，在X、Y向地震动作用下的输电塔沿塔身高度方向的位移变化规律。从两图中均可看出，随着设防烈度的增大，地震位移响应越来越大。

2．2输电塔支座反力响应上节分析了塔身位移响应随场地指数、结构阻尼比及设防烈度的变化规律，为进一步了解输电塔的支座反力响应情况，不同参数下的支座反力见表3～5。从表3中可知，随着场地指数μ的增大，各支座反力越来越大;与地震动激励相同方向的支座反力要大于另一方向的支座反力。这与图3～4所示的规律是一致的。从表4中可以看出，随着结构阻尼比ξ的增大，各支座反力越来越小。这亦是由于结构阻尼越大，消耗的能量越多，从而抑制了地震反力响应的缘故。这与图5～6所示的规律是一致的。从表5中可知，随着设防烈度的增大，各支座反力越来越大。这与图7～8所示的规律是一致的。

3结论

本文以一典型输电塔为研究对象，采用有限元软件ANSYS进行精细化建模，并通过振型分解反应谱法计算分析了输电塔在不同的场地指数、结构阻尼比及设防烈度下的塔身位移及支座反力响应，得到的主要结论如下。1)随塔身高度的增加，地震位移响应越来越大。2)随着场地指数μ的增大，地震塔身位移和支座反力响应均越来越大。3)随着结构阻尼比ξ的增大，地震塔身位移和支座反力响应均越来越小。4)随着设防烈度的增大，地震塔身位移和支座反力响应均越来越大。5)与地震动激励相同方向的塔身位移和支座反力响应均大于另一方向的响应。

作者：李士锋袁清泉单位：国核电力规划设计研究院