悬吊质量体系结构地震模拟振动台试验研究

论文摘要

近年来我国在换流站建设方面虽然取得长足的进步,但是几乎所有换流站的主控楼阀厅结构都是由外方设计,有时甚至连其加工制造也是在国外完成的,并且,我国抗震设计规范中至今没有类似阀厅这种悬吊质量体系结构设计方面的相关条目。这种状况与我国电力建设的快速发展及土木工程设计领域已经达到的水平是不相符合的。为了改变这种局面,我们必须对换流站阀厅结构设计方面进行研究。阀厅结构的突出特点是屋架下弦悬吊有大质量的整流阀组,由于存在着这样的悬吊质量,阀厅结构的承载性能不同于一般工业建筑结构。悬吊阀组和阀组吊索长对该结构的地震反应有何影响,亟待进行研究。本文通过地震模拟振动台试验和有限元分析研究了该结构在不同烈度水准下的抗震性能,具有较强的理论意义和工程实用价值。本文的研究工作主要有以下几个方面：1、地震模拟振动台模型设计。根据原型结构特点及试验室现有条件,对换流站的主控楼阀厅结构采用1/8缩尺比设计出了两种型式的结构相似模型,其中包括钢筋混凝土剪力墙—钢框架结构和钢筋混凝土框架—钢框架结构。2、地震模拟振动台试验。本文分别将地震波沿模型结构的长边方向和短边方向作用,以模拟地震波沿整体结构的横向和纵向作用,来研究该结构的抗震性能。选定了三种适用于不同场地类别的地震波进行逐级加载,测试了模型结构在三种地震波作用下的加速度反应,通过对加速度时程进行数值积分得到模型的位移反应,并着重考察地震波作用下悬吊阀组和吊索长对该结构动力响应及索内力的影响。并且,在每级地震波加载前后,均对结构进行了白噪声输入,通过模态分析,研究了模型结构的动力特性及受震前后的变化情况。试验结果表明,该结构存在薄弱部位。3、非线性有限元动力时程分析。模型制作前进行了有限元仿真分析,模拟地震波作用下悬吊阀组和吊索长对该结构动力响应及索内力的影响,以及加速度和动应变数据采集系统的量程范围。试验后同样进行了仿真分析并与试验结果进行了对比分析。分析结果表明,仿真分析与试验实测结果吻合良好,从而验证了计算模型的合理性,也验证了试验方案的可行性及试验结果的可靠性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 选题背景与研究意义
• 1.3 国内外研究概况
• 1.4 本文研究的目的和内容
• 1.4.1 本文研究的目的
• 1.4.2 本文研究的内容
• 第2章 相似理论与模型设计、制作
• 2.1 引言
• 2.2 相似理论
• 2.3 模型设计和制作
• 2.4 本章小结
• 第3章 振动台试验研究
• 3.1 引言
• 3.2 试验方案
• 3.2.1 试验设备和仪器
• 3.2.2 模型振动台试验加载制度和测试内容
• 3.3 试验结果和数据分析
• 3.3.1 模型的动力特性
• 3.3.2 模型结构动力反应分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 有限元分析
• 4.1 引言
• 4.2 SAP2000分析设计软件的介绍
• 4.2.1 SAP2000结构分析与设计
• 4.2.2 建模及计算方法
• 4.3 有限元计算与试验结果对比
• 4.3.1 自振频率对比
• 4.3.2 加速度反应对比
• 4.3.3 位移反应对比
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论和展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 作者在攻读硕士研究生期间发表的学术论文
• 致谢