【摘要】： 輸電塔、桅桿和電視塔等結(jié)構(gòu),是一類與人類生命線直接相關(guān)的建筑結(jié)構(gòu)型式,它被廣泛地應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個(gè)行業(yè)。由于它具有高和柔的特點(diǎn),因此一般對(duì)風(fēng)的作用比較敏感。在強(qiáng)風(fēng)的長(zhǎng)期作用下較易引起結(jié)構(gòu)的損傷,甚至最終導(dǎo)致塔桅鋼結(jié)構(gòu)的倒塌。如我國(guó)每年都有十余座輸電塔會(huì)在臺(tái)風(fēng)或大風(fēng)雨中倒塌,特別是2008年我國(guó)南方地區(qū)雪災(zāi)帶來(lái)的輸電線塔倒塌事故最為嚴(yán)重。在此類結(jié)構(gòu)中,最易發(fā)生的結(jié)構(gòu)損傷之一是法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落的損傷。由于它不易為人們所察覺(jué),且螺栓脫落嚴(yán)重時(shí)會(huì)大大地降低結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)能力,因此研究它的損傷診斷方法對(duì)于保證塔架鋼結(jié)構(gòu)的安全就更為必要。 本文提出了一種優(yōu)化等效的方法,即以反映結(jié)構(gòu)整體特性的精細(xì)化有限元模型與等效簡(jiǎn)化模型兩者間的剛度矩陣誤差最小為等效原則,在把螺栓脫落損傷等效為法蘭聯(lián)結(jié)處桿端截面抗彎剛度下降的基礎(chǔ)上,通過(guò)基于共軛梯度法的優(yōu)化等效方法,建立了節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)螺栓脫落損傷的等效模型,為高聳塔架結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷診斷系統(tǒng)的模型建立提供了依據(jù)。在此基礎(chǔ)上,本文建立了具有法蘭螺栓聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)的大型輸電線塔體系精細(xì)化有限元模型,并進(jìn)行了風(fēng)荷載作用下導(dǎo)線幾何非線性對(duì)塔結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響分析。 本文進(jìn)行了法蘭節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷對(duì)輸電塔結(jié)構(gòu)模態(tài)參數(shù)的敏感性分析,明確了應(yīng)變模態(tài)作為損傷判別指標(biāo)的可行性,并從工程測(cè)試的角度出發(fā),提出了基于人工激勵(lì)的應(yīng)變模態(tài)獲取方式,借助于數(shù)值仿真和模型試驗(yàn)的方法,進(jìn)行了驗(yàn)證;同時(shí),探討了風(fēng)致節(jié)點(diǎn)豎向應(yīng)變響應(yīng)的統(tǒng)計(jì)方差作為輸電塔螺栓脫落損傷指標(biāo)的可行性。 本文提出了基于應(yīng)變模態(tài)的輸電塔法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷位置與程度的改進(jìn)模糊模式識(shí)別方法,開(kāi)展了某實(shí)際輸電塔架結(jié)構(gòu)塔身豎桿的法蘭節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷診斷的數(shù)值仿真分析,通過(guò)距離貼近度與相似貼近度的雙重識(shí)別可以達(dá)到對(duì)輸電塔架結(jié)構(gòu)螺栓脫落損傷的位置和程度的準(zhǔn)確診斷,認(rèn)證了該方法的有效性。 本文提出了基于應(yīng)變模態(tài)的輸電塔法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷的智能診斷方法。首先,構(gòu)建了輸電塔架結(jié)構(gòu)法蘭節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷的二步診斷法:第一步,由基于應(yīng)變模態(tài)的第一層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域初診;第二步,采用改進(jìn)遺傳算法的損傷桿件具體位置與程度的確診;通過(guò)某塔架結(jié)構(gòu)法蘭節(jié)點(diǎn)螺栓的實(shí)例仿真分析,對(duì)二步法的有效型進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,從概率角度出發(fā),推導(dǎo)了噪聲環(huán)境下目標(biāo)函數(shù)中噪聲的統(tǒng)計(jì)特性,通過(guò)剔除噪聲對(duì)遺傳算法的目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行了有效的修正,該修正后的遺傳算法成功應(yīng)用于輸電塔法蘭節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷的診斷分析中;仿真結(jié)果表明,該方法能有效提高遺傳算法在噪聲環(huán)境下的收斂性能,能對(duì)結(jié)構(gòu)損傷進(jìn)行正確診斷和評(píng)估。 本文開(kāi)展了基于結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的輸電塔法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷位置診斷的研究。首先分析了輸電塔結(jié)構(gòu)塔身豎桿法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)風(fēng)致響應(yīng)的特點(diǎn),并推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)塔身豎桿節(jié)點(diǎn)風(fēng)致豎向應(yīng)變響應(yīng)方差的歸一化公式,明確了節(jié)點(diǎn)風(fēng)致響應(yīng)歸一化的統(tǒng)計(jì)方差只與結(jié)構(gòu)的損傷程度有關(guān),與外加的風(fēng)荷載無(wú)關(guān)的特點(diǎn),然后提出了基于結(jié)構(gòu)風(fēng)致響應(yīng)的輸電塔塔身法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷位置診斷的小波分析方法,最后通過(guò)一實(shí)際輸電塔法蘭螺栓脫落損傷的仿真分析表明,驗(yàn)證了本文提出方法的有效性。 為了驗(yàn)證損傷診斷理論的有效性,本文分別開(kāi)展了初始人工激勵(lì)和地震激勵(lì)下塔架結(jié)構(gòu)塔身豎桿的法蘭節(jié)點(diǎn)聯(lián)結(jié)螺栓脫落損傷的試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的損傷診斷方法能很好的對(duì)模擬的螺栓脫落損傷位置和程度進(jìn)行有效的識(shí)別,該損傷診斷試驗(yàn)的理論和方法為實(shí)際工程的應(yīng)用提供了一手的資料。
【圖文】：

2005一04一20雙北線191號(hào)塔破壞

則需要增加截面尺寸作為調(diào)整變量，此時(shí)可選取長(zhǎng)寬不一致的矩形截面，以保證x、y方向下剛度矩陣的不一致性。為了等效的方便，法蘭連接構(gòu)件中帶有加勁肋的空心圓筒，如圖2.6和2.7(此模型以湘江輸電塔塔柱圖紙資料為依據(jù))，同樣簡(jiǎn)化為一梁?jiǎn)卧�，帶肋空心圓筒以空心圓筒為基，通過(guò)兩者截面特性的關(guān)系，乘以相應(yīng)倍數(shù)即可。如表2.2示意其等效關(guān)系:圖2.6下部帶肋空心圓筒圖2.7土部帶肋空心圓筒表2.2帶肋空心圓筒剛度簡(jiǎn)化分分類 類 IXXXXIYYYY12222下下下帶肋圓筒筒 0.8963IE一 04440.8963lE一 04440.90334E一 0444部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部空 空空心圓筒筒 0.35549E一 04440.35549E一 04440.25755E一 0444倍 倍倍數(shù) 數(shù) 2.5213332.5213333.507444上上上帶肋圓筒筒 0.78203E一 04440.78203E一 04440.7879lE一 0444部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部部空 空空心圓筒筒 0.2388OE一 04440.23880E一 04440.15073E一0444倍 倍倍數(shù) 數(shù) 3.2748883.2748885.2273
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號(hào)】：TH131.3

【引證文獻(xiàn)】

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1 俞登科;李正良;韓楓;汪之松;;基于性能目標(biāo)的特高壓輸電塔抗風(fēng)可靠度分析[J];防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào);2013年06期

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1 韓楓;特高壓輸電塔線體系的抗風(fēng)可靠度研究[D];重慶大學(xué);2012年

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1 孫登坤;考慮損傷的輸電塔整體結(jié)構(gòu)安全評(píng)定[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 祝肖斐;考慮焊接殘余應(yīng)力的輸電塔節(jié)點(diǎn)板應(yīng)力場(chǎng)的多尺度分析[D];武漢理工大學(xué);2010年

3 趙而年;高聳塔架結(jié)構(gòu)塔身豎桿法蘭聯(lián)結(jié)節(jié)點(diǎn)螺栓脫落損傷識(shí)別的試驗(yàn)研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：2636074