江中大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)及其模型試驗設(shè)計方法.pdf

1、船舶撞擊作用是江中、海上大跨越輸電塔的重要控制設(shè)計荷載之一，目前關(guān)于大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)的撞擊反應(yīng)及其模型試驗研究尚處于空白階段。因此，有必要研究考慮高樁承臺與大跨越輸電塔共同作用的結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)特性，分析不同參數(shù)對撞擊反應(yīng)的影響，探討該結(jié)構(gòu)的撞擊模型試驗設(shè)計方法。
　　本文建立了高樁承臺-大跨越輸電塔的整體有限元模型，分析考察上部塔架與基礎(chǔ)共同作用的動力特性及其變化規(guī)律。以高樁承臺抗側(cè)剛度、撞擊速度、撞擊質(zhì)量為參數(shù)，對比不同分析模型的

2、結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)，分析上述參數(shù)對結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)的影響規(guī)律。最后，應(yīng)用量綱分析法推導(dǎo)撞擊試驗?zāi)Ｐ偷南嗨茥l件，設(shè)計原型結(jié)構(gòu)和模型結(jié)構(gòu)，并開展相應(yīng)的撞擊反應(yīng)模擬和對比分析，探討撞擊模型試驗設(shè)計方法的準(zhǔn)確性。
　　本文的主要內(nèi)容如下:
　　(1)大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)動力特性分析
　　應(yīng)用ANSYS/LS-DYNA軟件建立大跨越輸電塔-高樁承臺的整體有限元模型，分析考慮上部塔架與基礎(chǔ)共同作用的動力特性;對比了上部桿塔、高樁承臺基礎(chǔ)及上部塔

3、架-高樁承臺基礎(chǔ)整體結(jié)構(gòu)的自振特性;探討高樁承臺抗側(cè)、抗扭剛度變化對大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)自振特性的影響規(guī)律。分析結(jié)果表明，大跨越輸電塔-高樁承臺基礎(chǔ)的整體結(jié)構(gòu)模型（即考慮上部桿塔與下部基礎(chǔ)桿塔作用）的結(jié)構(gòu)自振周期較上部桿塔結(jié)構(gòu)大，且其振動模態(tài)與桿塔結(jié)構(gòu)不同;高樁承臺基礎(chǔ)的抗側(cè)、抗扭剛度越大，則整體結(jié)構(gòu)自振周期越小，當(dāng)其抗側(cè)、抗扭剛度達到一定值后，結(jié)構(gòu)自振周期變化較小。
　　(2)大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)及其影響因素分析
　　建立

4、質(zhì)量塊撞擊下江中大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)的有限元模型，分析撞擊過程中撞擊力時程曲線特性和能量轉(zhuǎn)化特點;考察結(jié)構(gòu)受撞過程中大跨越輸電塔在水平方向、豎直方向上變形特征、振幅和周期;對比不同抗側(cè)剛度、撞擊速度、撞擊塊質(zhì)量時，撞擊力和結(jié)構(gòu)的撞擊響應(yīng)。分析結(jié)果表明:基礎(chǔ)剛度下降時，結(jié)構(gòu)撞擊響應(yīng)增大，撞擊響應(yīng)的周期和振幅均增大;撞擊速度增大時，撞擊響應(yīng)周期基本不變，撞擊力和撞擊響應(yīng)振幅均線性增大;撞擊質(zhì)量增大時，撞擊響應(yīng)周期基本不變，撞擊力和撞擊響

5、應(yīng)振幅與撞擊質(zhì)量的平方根呈線性關(guān)系。
　　(3)大跨越輸電塔結(jié)構(gòu)撞擊模型試驗設(shè)計方法
　　應(yīng)用量綱分析法推導(dǎo)了模型設(shè)計的動力相似條件和沖擊動力相似條件，建立原型結(jié)構(gòu)和模型結(jié)構(gòu)有限元模型，開展結(jié)構(gòu)動力特性和撞擊反應(yīng)分析，將振幅、周期、撞擊力等參量的相似比模擬值與理論值對比。分析結(jié)果表明:兩種相似條件應(yīng)用于結(jié)構(gòu)動力特性分析時，與理論值均吻合較好;沖擊動力相似條件應(yīng)用于結(jié)構(gòu)撞擊反應(yīng)分析時準(zhǔn)確性更好，保證與原型結(jié)構(gòu)的撞擊響應(yīng)周期和幅