不等高输电塔线体系地震下动力响应及易损性分析.pdf

1、不等高输电塔线体系地震下动力响应及易损性分析 报告人：段国勇 许耀博第十一届输电技术大会 2024.08工程背景2022年6月1日17时，四川省雅安市芦山县发生6.1级地震，导致多组不等高输电塔基桩及塔腿附近出现节点板开裂的现象对不等高输电塔在地震作用下动力响应和失稳机理问题关注不足，导致对其评价与常规输电塔保持同等对待，设计施工和检修维护缺乏明确的指导标准现行设计理论仍不完善，对不等高输电塔的价值和适用性尚不清晰，需要在特殊地形考察后设定方案以满足设计要求，没有明确其普适性依托实际工程，对比分析不等高输电塔地震下响应特性工程背景单塔响应对比分析塔线模型的建立塔线体系动力稳定性分析地震下易损性

2、分析布置方式复杂，难以定量分析，无明确限制不对称导致横截面的刚度中心更偏向最短腿侧自振频率对比阶数自振频率f/Hz等高不等高11.63341.752621.67331.812233.77273.812544.52034.732654.90615.266365.36075.754275.62416.027986.21216.510896.54587.2028106.77567.3527上升7.32%上升8.30%振动模态等高不等高Y方向一阶平动一阶横向X方向一阶平动一阶纵向一次扭转扭转局部振动局部Y方向二阶平动加局部二阶横向加局部X方向二阶平动加局部二阶纵向加局部局部振动局部振动X方向二阶纵向加

3、局部二次扭转加局部局部振动局部振动局部振动二阶扭转模态分析对比 地震动最不利输入方向响应对比 应力集中地震下更大的峰值加速度，位移相似更大作用力,其塔腿不对称及刚性阻碍了耗能过程高10.05%建立完整塔线模型，确定结构承载力短腿侧的主轴处应力集中塔线模型的建立5E7-SJC2 双回路鼓型塔主材Q420 辅材Q345Q235梁模拟塔、杆模拟线服从累计损伤屈服准则瑞雷阻尼耗能特性多分裂导线等效简化成单根导线忽略绝缘子串的影响钢结构阻尼比取0.02400m档距 弧垂12.6m导线LGJ-630/55，地线JLB-1501模型单元选取2结构损伤数模型3阻尼设置4多级高差不等塔腿5输电导地线建模6抗震响

4、应批量计算结构损伤数模型 阻尼设置瑞雷阻尼累计损伤本构构件强度退化多级高差不等塔腿0m3m6m9m悬链线400m档距 弧垂12.6m输电导线建模抗震响应批量计算塔线体系动力稳定性分析不等高输电塔线体系地震荷载下渐进倒塌模拟1.导线张力下塔体状态分析2.抗震性判定3.基于IDA的不等高输电塔线渐进倒塌分析4.不同高差抗震性能5.失稳机理分析单侧导线张力影响下，不同高差体系应力形态以及抗震性能的变化规律导线张力下塔体状态分析关键主材9m高差输电塔偏移值为122.7mm高出常规19mm，短腿侧应力高出常规16.75%不同组合塔腿的应力水平及塔顶倾斜值不等高输电塔线渐进倒塌分析0.4g0.8g1.2g

5、1.4g不等高输电塔线倒塌失稳1.6g1.8gIDA曲线判定抗震性9m不等高IDA曲线不等高差IDA曲线1.7g、1.85g、1.9g、2.0g失稳机理由于塔腿连接处轴向力不平衡，短腿侧率先出现小应变塔身向单侧倾斜，荷载以及振动的重力继续积累，导致整体偏向短腿侧倒塌地震下易损性分析考虑地震不确定性多组地震动基于IDA分析超越极限状态指标量对数线性拟合正态分布得到易损曲线输电塔极限状态量化指标位移频次分布多组地震动IDA多组IDA曲线不等高塔腿易损性曲线等高塔腿易损性曲线不等高塔腿易损性分析等高塔腿易损性分析结论常规地震下，设计范围内的高差对输电塔的整体抗震性能影响有限强震作用下导致塔腿处轴向力出现不平衡，短腿侧部分构件率先出现应变，高差为9m、6m、3m、0m的极限抗震性能分别为1.7g、1.85g、1.9g、2.0g相较于常规塔，不等高输电塔具有更高的刚性，地震下受到更大作用力在遭遇强震时，不等高输电塔的损伤概率大超过常规塔，部分数值提升了数倍，但极限状态下接近坍塌的概率仍然维持在10%的范围内，更应当关注的是地震作用后主要结构及构件的损伤情况谢谢请各位专家批评指正第十一届输电技术大会