考虑连续山体影响的耐张型悬索支撑输电结构风振响应分析

针对适用于山区的新型输电结构——悬索支撑输电结构,为了评估连续山体数量对该结构性能的影响,该文进行了连续山体影响下边界层风洞试验;基于试验数据,分析了平均和脉动风速在不同数量连续山体影响下的演变趋势,并给出了平均风修正系数和脉动风修正系数的建议公式;提出了连续山体影响下悬索支撑输电结构的风致非线性动力分析方法;针对位于某耐张段的悬索支撑输电结构,评估了其风致动力响应受不同数量连续山体的影响。研究结果表明:当连续山体数量增加时,在山顶处,平均风修正系数先增大后平稳,在背风面山脚处,平均风修正系数先增大后减小,而最大脉动风修正系数呈现先减小后增大的趋势;就导线、支撑导线悬索的跨中位移和跨中张力而言,其均值和标准差随着连续山体数量增加呈现先减小再增加后逐渐平稳的趋势;不同数量连续山体对导线、支撑导线悬索跨中位移均值影响较为显著,对其标准差影响较小,而对于跨中张力则恰好相反。

基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析

直立锁缝屋面系统作为风敏感结构,在不同等级风荷载作用下,易遭受不同程度的损伤甚至破坏.为减少风灾损失,提出了基于多重性能水准的直立锁缝屋面系统风灾易损性分析方法.通过建立直立锁缝屋面系统力学模型分析其失效模式以及风致破坏过程,提出以屋面板大肋边节点相对位移作为量化指标,划分并推导了三阶段性能水准及量化模型;结合概率可靠度的风灾易损性分析方法,并以某典型工程为例进行直立锁缝屋面系统风灾易损性分析.算例结果表明,本文方法获得的易损性曲线能很好地预测直立锁缝屋面系统损伤状态,其中轻度损伤、中度损伤、重度损伤以及风揭破坏状态对应的风速范围分别为0~14.9 m/s、20~26.8 m/s、30~46.9 m/s和大于46.9 m/s,可为直立锁缝屋面系统工程设计和实践提供参考.

基于主动学习Kriging模型的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析

直立锁缝屋面系统由于自重轻、柔性大,在强风作用下常发生风揭破坏。为减少风揭破坏的发生,进行直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析极为必要。鉴于此,该文提出了基于主动学习Kriging模型的Monte Carlo法(AK-MCS)的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。建立直立锁缝屋面系统力学模型以分析其破坏模式,并推导其失效准则对应的极限状态函数;结合AK-MCS法和推导的极限状态函数建立了直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法;以典型实际工程的直立锁缝屋面系统为例进行了抗风揭可靠度分析。分析结果表明:该文方法兼顾精度与效率,与拉丁超立方抽样的Monte Carlo法(LHS-MCS)相比,其计算的可靠度指标的相对误差为3.74%,而计算成本仅为LHS-MCS法的25.1%;该文方法计算所得的直立锁缝屋面系统可靠度指标β=2.7703,相比规范要求的可靠度指标偏低,建议在支座与屋面板锁缝处采取相应的加强措施。

带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析

为评估带抗风夹直立锁缝屋面系统安全水平,构建了一种高效的带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法。首先建立了带抗风夹直立锁缝屋面系统力学模型并获取相应失效准则;随后基于等价极值事件、扩展型共轭无迹变换法和最大熵原理建立了多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度分析方法;最后,结合工程算例验证了本文方法的可行性。结果表明:相比于MCS法,本文方法计算的可靠指标最大相对误差为0.63%,而计算时间仅为MCS的0.04%,可准确高效地进行多失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统可靠度分析;带抗风夹直立锁缝屋面系统屋面板撕裂破坏概率最大,支座破坏次之,脱扣破坏概率为0,添加抗风夹后能有效防止直立锁缝屋面系统发生脱扣破坏;单一失效模式下带抗风夹直立锁缝屋面系统结构失效概率比多失效模式偏小,为保证结构安全性,建议考虑多失效模式反映其可靠指标。

下击暴流作用下直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估

为减少直立锁缝屋面系统在下击暴流作用下的风揭损毁事故,提出了下击暴流作用下的直立锁缝屋面系统抗风揭可靠度评估方法.采用大涡模拟(large eddy simulation,LES)方法来分析下击暴流作用下屋面风荷载特征,以不同的风向角为工况,得到屋面的极值风荷载大小及其分布位置.选取屋面最不利位置建立局部仿真模型并推导了相应的失效准则和极限状态函数.基于拉丁超立方抽样的Monte Carlo法(LHS-MCS)对下击暴流作用下的直立锁缝屋面系统进行可靠度评估.结合常态风可靠指标以及相关规范对分析结果进行了评价.研究结果表明:下击暴流相比常态风更易造成直立锁缝屋面系统风揭破坏,同时下击暴流作用下可靠指标仅满足规范要求的第三级安全水准,建议对重要建筑物进行直立锁缝屋面系统设计时考虑下击暴流的影响.

基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法

输电塔中长细比较大的钢管构件容易发生低风速下的涡激振动,鉴于传统风洞试验和数值模拟研究方法存在的成本高、周期长的局限,该文提出了一种基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值高效预测方法。为获取训练模型所需的数据集,发展了适用于任意插板形式、几何尺寸的钢管构件涡激振动响应分析方法;结合多种神经网络模型(BPNN、PSO-BPNN、RBFNN、GRNN)以及性能评价指标,建立了基于神经网络的输电塔钢管构件涡激振动幅值预测方法;通过算例对某C型插板和十字型插板钢管构件涡激振动幅值进行了预测。研究表明:通过与试验结果的对比,验证了该文输电塔钢管构件涡激振动响应分析方法的准确性,对于C型和十字型插板钢管构件VIV幅值的相对误差分别为3.84%和5.87%,利用该方法可为神经网络模型提供可靠样本;通过7折10次交叉验证优化超参数后的4种神经网络模型,均表现出较好的预测精度;相比之下,GRNN在C型插板和十字型插板钢管构件算例中均呈现出最佳的泛化能力,其R2值分别为0.989和0.992;采用GRNN方法可以较好地预测C型和十字型插板钢管构件在不同质量阻尼比参数下的VIV幅值,且在计算效率上相比于CFD方法具有明显的优势。

基于风洞试验和多重性能水准的机场航站楼屋架屋面系统风灾易损性评估

为了有效评估机场航站楼屋架屋面系统的抗风性能、合理预测结构风致破坏,基于风洞试验提出了考虑结构多重性能水准的机场航站楼屋架屋面系统风灾易损性评估方法。通过风洞试验,对机场航站楼进行风致响应分析,得到风荷载在屋盖表面的分布特征,并模拟得到相应风向角的风荷载;在此基础上,根据机场航站楼屋架屋面结构的破坏特征、结构特点,分别以屋架结构应力比、屋面板大肋边节点相对位移定义并量化了机场屋架结构与屋面结构的三重性能水准,进而构建了机场航站楼的概率风灾需求模型和风灾易损性函数,并结合拉丁超立方抽样方法对机场航站楼屋架屋面系统进行了风灾易损性分析。结果表明:屋盖各区域表面风压在各自迎风、背风向时出现极值,且在迎风向时出现最大值;构建的概率风灾需求模型可以较准确地反映结构损伤特征;根据绘制的易损性曲线,可以用于获取结构风灾需求达到性能水准3阶段的最小概率风速,对于屋面结构和屋架结构分别为10、17、25 m/s和42、45、53 m/s;该方法可预测机场航站楼屋架屋面系统在给定风速下的风灾损伤程度,利于风灾发生后及时采取合理的修复措施。