考虑桩-土-结构相互作用的输电塔-线体系风振响应及减振控制

为研究风荷载作用下考虑土与结构相互作用(soil-structure interaction,SSI)对输电塔-线体系的动力响应与减振控制的影响。根据实际工程,建立输电塔-线体系模型和桩-土-输电塔-线体系模型,然后分别对软土条件下考虑SSI效应的输电塔-线体系和刚性地基的输电塔-线体系进行风振响应分析。将多个粘滞阻尼器安装在考虑SSI效应的输电塔上,对输电塔风致振动进行控制。研究结果表明:考虑SSI效应后,输电塔的位移响应明显增大,其中塔身代表节点的位移最大值、均方根值分别增大64.73%、79.09%,塔身和塔腿的轴力响应减小。阻尼系数相同时,速度指数为0.3的阻尼器对输电塔风振控制效果最好。速度指数相同时,阻尼系数越大塔顶位移响应和塔身单元的轴力响应越小。速度指数为0.3,阻尼系数低于30000 kN·(s/m)^(0.3)时,不同阻尼系数的阻尼器对塔顶节点的位移控制效果差距明显,阻尼系数小于15000 kN·(s/m)^(0.3)时,不同阻尼系数的阻尼器对塔身单元的轴力控制效果差距明显。

考虑桩-土-结构动力相互作用的输电塔地震反应分析

提出了考虑桩-土-结构动力相互作用的输电塔地震反应分析方法。通过采用粘弹性人工边界模拟土体边界,用改进的Goodman单元模拟桩-土接触面,建立了桩-土-输电塔体系相互作用模型。以一具体输电塔为例,在四种不同的场地条件下,对桩-土-输电塔体系在地震作用下的动力反应进行分析,并与不考虑桩-土-结构动力相互作用的计算结果进行对比。结果表明:在软土及中软场地,考虑相互作用计算出的塔体位移和构件应力均大于不考虑相互作用的计算结果;在中硬及硬土场地,二者区别不大。建议在软土和中软场地,进行输电塔抗震设计应充分考虑桩-土-结构的动力相互作用。

考虑SSI的输电塔在地震摇摆分量下的响应研究

为研究土-结构相互作用下地震动摇摆分量对结构的影响,对土体-输电塔结构体系进行了理论分析和有限元计算。首先推导了摇摆分量和附加P-Δ效应影响下,考虑土体影响的输电塔结构的动力方程。其次,建立了基于子结构人工边界的地下摇摆地震动输入方法,完成了考虑土体影响的水平-摇摆耦合作用下地震动的输入,并以此以一实际的输电塔结构为基础,进行了考虑土体影响和摇摆地震动作用下的有限元计算。结合理论分析和有限元计算,得出以下结论:提出的摇摆地震动的输入方法能够准确地解决在考虑土-结构相互作用时的摇摆地震动的输入问题;动力方程体现出考虑摇摆效应和SSI效应后,输电塔结构的动力响应与未考虑时有较大差别;在利用改进的人工边界子结构法输入摇摆分量后,得出考虑摇摆地震动影响后,塔顶节点位移和加速度响应相较于单独地震水平分量作用时均会大幅增大;与刚性地基假定相比,考虑了土-结构相互作用之后,输电塔顶点位移响应将进一步增大。