收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高耸结构风致疲劳安全预警的理论和方法

查小鹏  
【摘要】: 桅杆、输电塔等高耸钢塔架结构受气候影响十分显著,风荷载是其主要荷载。由于结构的高柔性和风荷载的随机性,高耸结构对风的作用特别敏感,较易因风力引起的结构构件的疲劳破坏而造成整个结构的倒塌。考虑到结构构件的风致疲劳破坏是一种累积效应,若能建立起在结构构件达到80%或90%的疲劳极限寿命时就可告知用户的结构风致疲劳的安全预警系统,那就可据此更换构件,防止结构发生因风致疲劳造成的倒塌。由此可知,研究高耸结构风致疲劳安全预警的基本理论与方法有着重要的工程意义,能提高结构在使用中的安全保障能力。本文主要以桅杆结构为例,详细地研究了结构风致疲劳安全预警系统的各组成部分,探讨了结构有限元分析模型的建立、风振响应计算、结构动态荷载识别、模型修正、风致疲劳分析、结构安全预警的系统组成等内容。 本文研究了桅杆结构非线性有限元模型的建立方法。推导了用多项式表达的纤绳等效非线性弹簧模型,同时研究了纤绳的多节点曲线索元模型。阐述了用梁单元和杆单元来描述的桅杆杆身有限元模型。研究了多维动力风荷载的模拟和时域内桅杆结构非线性静力、动力计算方法。本文的桅杆结构建模与动力分析方法也适用于输电线塔结构。 动态荷载的确定是一个较难的问题,自由度多且具有非线性的桅杆、输电线塔结构的动态荷载识别更少有人涉足。本文提出了高耸结构等效二维动力风荷载的概念,建立了桅杆结构和输电塔结构考虑非线性的等效二维动力风荷载识别模型,针对桅杆等非线性结构动态荷载识别的特点,采用基于简化模型的直接识别法、基于精细时程积分的荷载识别法和基于模态分析的动态荷载识别方法较好地解决了桅杆结构动态荷载的识别问题。 在结构安全预警系统中,有限元理论模型与实际结构模型的差异可能会导致预警失实而无效,因此需要进行模型修正。本文分析总结了常用结构有限元模型修正方法的优缺点和适用范围。根据高耸塔架结构的特点,以桅杆结构为例,基于规划优化的原理,提出了高耸结构模型修正的方法,建立了端部刚度可调的杆件单元模型,在此基础上以组合单元杆件形式的有限元模型为对象,对桅杆结构进行了模型修正。 本文建立了高耸塔架结构中广泛使用的螺栓节点板联结节点的精细有限元模型,提出了一种优化等效的方法,以刚度矩阵的误差最小为等效原则,在把节点处杆件的半刚性联接等效为杆端截面抗弯刚度下降的基础上,得到了螺栓节点联结杆件的精细有限元模型与简化有限元模型的等效关系。 本文研究了结构风致疲劳安全预警中的构件疲劳累积损伤和剩余寿命估计问题。阐述了适用于高耸钢结构疲劳分析的S-N曲线法和断裂力学方法,给出了桅杆等高耸结构风致疲劳累积损伤和剩余寿命的计算方法和步骤,论述了改进的简化雨流法的基本原理与程序实现,并分析了桅杆结构改善构件的疲劳性能和进行风振疲劳控制设计的方法,对一现役桅杆结构进行了基于S-N曲线法和断裂力学方法的疲劳损伤和剩余寿命仿真计算。 基于结构动力风荷载识别、有限元模型修正和风致疲劳分析,本文对桅杆结构风致疲劳安全预警的系统组成和工作原理进行了研究。阐述了安全预警系统的工作原理和各子系统的功能,并研究了使用疲劳寿命计进行结构健康监测与安全预警的方法。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 ;会议简讯[J];建筑结构学报;1993年06期
2 兰朋,陆念力;复合载荷下高耸结构p-△效应的精确解析[J];哈尔滨工业大学学报;2003年07期
3 舒兴平,胡习兵,于中一;某铁塔倒塌的事故分析[J];湖南大学学报(自然科学版);2004年01期
4 刘季,何立民;高耸结构与高层建筑的竖向地震作用[J];建筑结构学报;1988年02期
5 陈礼建;P-Δ效应对高层高耸结构地震反应影响的研究[J];工程抗震;2001年04期
6 刘大晖;高耸结构设计若干问题的研究与讨论[J];特种结构;1998年03期
7 蒋寿时,古天纯;对《高耸结构设计规范》基本规定的修订建议[J];特种结构;2000年03期
8 沈俊杰,张宪宏;高耸结构的竖向地震随机响应分析[J];土木工程学报;1993年06期
9 崔海涛,彭兆行;基于随机有限元法的高耸结构强度的可靠性分析[J];机械设计与制造;1997年03期
10 邬传宇,李黎,唐家祥;TMD 系统参数对高耸结构地震控制的影响研究[J];华中理工大学学报;1998年S2期
11 蒋洪平,张相庭;高耸结构锁定激励响应和极限风压研究[J];力学季刊;1992年04期
12 张仲先,唐家祥,李黎;地震作用下高耸结构动力响应控制模拟塔研究及设计[J];世界地震工程;1998年02期
13 张相庭;高耸结构设计规范风荷载研究进展及修订建议[J];特种结构;1998年03期
14 张相庭;21世纪的规范和高耸结构设计规范中荷载部分的制订[J];特种结构;2000年03期
15 朱川海,黄本才;高耸结构风振系数简化分析方法[J];特种结构;2000年03期
16 贾照远,季克和;高耸结构广义人造脉动风时程模拟研究[J];低温建筑技术;2005年01期
17 李宏男,王苏岩,周健;在水平与摇摆地震动联合作用下高层与高耸结构随机反应分析[J];土木工程学报;1991年01期
18 唐家祥,张仲先,李黎;高耸结构振动控制模拟塔设计[J];华中理工大学学报;1998年02期
19 施岚青;如何准备作业题“高层建筑、高耸结构与横向作用”的考试[J];建筑知识;1999年03期
20 王赞芝;江林雁;江培信;李卫;高大峰;;高耸结构风效应通用分析方法[J];工业安全与环保;2011年07期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 瞿伟廉;魏文晖;;灾害风的作用及高耸结构风致倒塌的全过程分析与预防[A];中国结构风工程研究30周年纪念大会论文集[C];2010年
2 兰朋;陆念力;;考虑轴力效应时高耸结构变形的精确表达[A];2002年黑龙江省机械工程学会年会论文集[C];2002年
3 李青宁;梁兴文;;变截面筒状高耸结构抗震传递矩阵法[A];第十一届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2002年
4 王红梅;楼文娟;;高耸结构涡致振动响应时程分析[A];计算机技术在工程建设中的应用——第十一届全国工程建设计算机应用学术会议论文集[C];2002年
5 施志深;李卓球;;一个非标准的遗传算法在高耸结构动力逆设计中的应用[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅲ卷[C];2001年
6 瞿伟康;;高耸结构抗风可靠性分析的改进方法[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会第七届学术会议论文集[C];1987年
7 瞿伟廉;;高耸结构抗风动力可靠性的统计分析[A];工程结构可靠性——中国土木工程学会桥梁及结构工程学会结构可靠度委员会全国第三届学术交流会议论文集[C];1992年
8 瞿伟廉;梁枢果;李桂青;;园柱型深水水箱对高耸结构脉动风振反应控制的计算[A];第十一届高耸结构学术交流会论文集[C];1992年
9 王晓明;陈焱;;高耸结构控制非比例阻尼型动力响应计算模式[A];第十一届高耸结构学术交流会论文集[C];1992年
10 吕中荣;刘济科;陈伟欢;;基于环境振动的高耸结构动力特性监测[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 罗乃东;基于可靠度的高层、高耸结构抗风分析[D];大连理工大学;2002年
2 王世村;高耸结构风振响应和风振疲劳研究[D];浙江大学;2005年
3 石启印;高耸机场塔台结构风洞及振动台试验研究与应用[D];东南大学;2005年
4 董锦坤;结构驰振理论分析及风振控制[D];东北大学;2006年
5 查小鹏;高耸结构风致疲劳安全预警的理论和方法[D];武汉理工大学;2008年
6 王俊;高耸工程结构基础约束刚度识别研究[D];东南大学;2006年
7 吴静;大跨越输电塔线体系静动力研究[D];同济大学;2007年
8 沈之容;摩天轮结构风振控制研究[D];同济大学;2007年
9 卜国雄;高耸结构基于性能的TMD/AMD设计及其动力可靠度分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
10 卜国雄;高耸结构基于性能的TMD/AMD设计及其动力可靠度分析[D];哈尔滨工业大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 胡伟;高耸结构绕流与流固耦合的数值模拟[D];西安建筑科技大学;2010年
2 张伟杰;高层建筑和高耸结构的简化动力分析[D];河南理工大学;2010年
3 Nguyen Trong Thang(阮重胜);调谐液柱阻尼器在高耸结构风振控制中的研究[D];昆明理工大学;2012年
4 张晓洁;基于时域法的高耸结构抗风分析[D];辽宁工程技术大学;2005年
5 张丹;随机风载作用下高耸结构的MTMD控制系统的研究[D];西北工业大学;2002年
6 杜东升;高耸塔台结构振动台试验研究和理论分析[D];东南大学;2004年
7 邱立凡;可控的MTMD摩擦力对高耸结构的控制影响分析[D];西安建筑科技大学;2010年
8 王银志;水电站高耸进水塔结构的抗震分析[D];大连理工大学;2003年
9 崔艳丽;复合MTMD控制高耸结构风振研究[D];西北工业大学;2003年
10 刘亚琦;圆截面高耸结构的横风向风振研究[D];武汉大学;2004年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李婵;项海帆:让风穿过钢铁长虹[N];中国建设报;2003年
2 记者  袁孝铭 通讯员  王新民;抢占制高点 打造高精尖[N];建筑时报;2006年
3 刘黎霞季轩;广州西塔耗资535万装上“心电图”[N];广东建设报;2008年
4 陆峰 刘玉琴 顾雷鸣;苏通长江公路大桥正式通车[N];中国经济导报;2008年
5 牛娜;企业文化建设要与时俱进[N];中国乡镇企业报;2002年
6 肖东;新世纪企业文化的八大特征[N];中国乡镇企业报;2001年
7 欧晓娟;国外建筑物整体平移技术的发展[N];广东建设报;2004年
8 本报记者 安治永;让户外广告远离“杀手”骂名[N];中国建设报;2003年
9 钟晖;揭秘:上海音乐厅平移百米[N];中华建筑报;2002年
10 记者 郑向鹏 通讯员 刘戈;刚摘“金钢奖”又夺“粤钢奖”[N];深圳特区报;2009年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978