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《四川建筑科學(xué)研究雜志》2014年第三期

1地震反應(yīng)譜及計(jì)算工況

反應(yīng)譜是通過(guò)理想的單質(zhì)點(diǎn)體系反應(yīng)來(lái)描述地震動(dòng)特性，它定義為一個(gè)自振動(dòng)周期為T、阻尼比為ξ的單質(zhì)點(diǎn)體系在地震動(dòng)作用下反應(yīng)的最大值S(T，ξ)隨周期T變化的函數(shù)。由于反應(yīng)譜能夠較好地描述地震動(dòng)特性及結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，因此普遍為各國(guó)抗震設(shè)計(jì)人員接受，我國(guó)電力設(shè)施抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［4］和建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范［5］均以反應(yīng)譜理論為基礎(chǔ)。電力設(shè)施規(guī)范中的反應(yīng)譜曲線是對(duì)應(yīng)阻尼比為5%時(shí)給出的，當(dāng)阻尼比不等于5%時(shí)，其水平地震影響系數(shù)由5%阻尼比的水平地震影響系數(shù)乘以阻尼修正系數(shù)求得。為了研究場(chǎng)地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度對(duì)輸電塔地震響應(yīng)的影響，采用振型分解反應(yīng)譜法［3］進(jìn)行了9個(gè)工況的計(jì)算分析，計(jì)算工況見表2。其中，場(chǎng)地指數(shù)為0.5，阻尼比為5%，設(shè)防烈度7級(jí)時(shí)的地震影響系數(shù)曲線如圖2所示。

2地震響應(yīng)的參數(shù)分析

2．1輸電塔沿高度方向的位移圖3和圖4分別給出了不同場(chǎng)地指數(shù)時(shí)，在X、Y向地震動(dòng)作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律。從兩圖中均可看出，隨塔身高度的增加，地震位移響應(yīng)越來(lái)越大;隨著場(chǎng)地指數(shù)μ的增大，地震位移越來(lái)越大;與地震動(dòng)激勵(lì)相同方向的位移要大于另一方向的位移響應(yīng)。不同結(jié)構(gòu)阻尼比時(shí)，在X、Y向地震動(dòng)作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律如圖5和圖6所示。從兩圖中均可知，隨著結(jié)構(gòu)阻尼比ξ的增大，地震響應(yīng)越來(lái)越小，這是因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)阻尼越大，消耗的能量越多，故地震位移響應(yīng)得到抑制。圖7和圖8分別給出了不同設(shè)防烈度時(shí)，在X、Y向地震動(dòng)作用下的輸電塔沿塔身高度方向的位移變化規(guī)律。從兩圖中均可看出，隨著設(shè)防烈度的增大，地震位移響應(yīng)越來(lái)越大。

2．2輸電塔支座反力響應(yīng)上節(jié)分析了塔身位移響應(yīng)隨場(chǎng)地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度的變化規(guī)律，為進(jìn)一步了解輸電塔的支座反力響應(yīng)情況，不同參數(shù)下的支座反力見表3～5。從表3中可知，隨著場(chǎng)地指數(shù)μ的增大，各支座反力越來(lái)越大;與地震動(dòng)激勵(lì)相同方向的支座反力要大于另一方向的支座反力。這與圖3～4所示的規(guī)律是一致的。從表4中可以看出，隨著結(jié)構(gòu)阻尼比ξ的增大，各支座反力越來(lái)越小。這亦是由于結(jié)構(gòu)阻尼越大，消耗的能量越多，從而抑制了地震反力響應(yīng)的緣故。這與圖5～6所示的規(guī)律是一致的。從表5中可知，隨著設(shè)防烈度的增大，各支座反力越來(lái)越大。這與圖7～8所示的規(guī)律是一致的。

3結(jié)論

本文以一典型輸電塔為研究對(duì)象，采用有限元軟件ANSYS進(jìn)行精細(xì)化建模，并通過(guò)振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算分析了輸電塔在不同的場(chǎng)地指數(shù)、結(jié)構(gòu)阻尼比及設(shè)防烈度下的塔身位移及支座反力響應(yīng)，得到的主要結(jié)論如下。1)隨塔身高度的增加，地震位移響應(yīng)越來(lái)越大。2)隨著場(chǎng)地指數(shù)μ的增大，地震塔身位移和支座反力響應(yīng)均越來(lái)越大。3)隨著結(jié)構(gòu)阻尼比ξ的增大，地震塔身位移和支座反力響應(yīng)均越來(lái)越小。4)隨著設(shè)防烈度的增大，地震塔身位移和支座反力響應(yīng)均越來(lái)越大。5)與地震動(dòng)激勵(lì)相同方向的塔身位移和支座反力響應(yīng)均大于另一方向的響應(yīng)。

作者：李士鋒袁清泉單位：國(guó)核電力規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院