橡胶圆管—轴承滚动隔震支座在高压输电塔中的应用研究

论文摘要

随着经济建设的蓬勃发展,对电力需求急剧增加,高压及超高压输电方式已经成为当今电力供应的主要发展模式。高压输电塔是一种高柔结构,地震作用对其通常会产生严重影响。因此,确保高压输电塔安全和可靠地运行是十分重要的。高压输电塔减震控制主要基于两个方面考虑:一方面根据结构的动力特性选用适当的隔震器、阻尼器等减震装置来优化控制参数,达到最佳的控制效果;另一方面考虑荷载与结构响应特性,建立结构体系运动稳定性的动力学判断,用调整结构设计参数的方法来达到控制其振动稳定的目的。本文针对现状,提出了一种橡胶圆管—轴承滚动隔震装置,将其应用于输电塔基础,研究输电塔在此装置下的地震作用的动静力响应。本文主要工作分为以下几个部分:(1)首次提出了将橡胶圆管应用于隔震装置。运用有限元分析软件ANSYS对橡胶圆管进行模拟分析,分析挤压状态下橡胶圆管和钢板的接触问题。通过计算,找出橡胶圆管的合适尺寸及参数。(2)提出了橡胶圆管—轴承滚动隔震支座的物理模型,推导出滚动隔震结构体系的运动方程,并建立隔震体系的恢复力模型。(3)基于SAP2000软件建立某一实地输电塔的仿真模型,对其进行模态分析得到该输电塔的自振特性。(4)在多遇和罕遇地震作用下,分别对基础有无橡胶圆管—轴承滚动震支座的输电塔结构进行动力反应分析,研究表明,该隔震装置具有良好的隔震性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• CONTENTS
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 输电塔结构的类型
• 1.3 输电塔结构的震害情况
• 1.4 输电塔结构的减震技术研究现状
• 1.5 本文主要研究内容
• 第二章 橡胶圆管的性能分析
• 2.1 引言
• 2.2 超弹性基本理论
• 2.3 橡胶材料本构模型的研究
• 2.3.1 橡胶材料的两个特点
• 2.3.2 橡胶材料的本构模型
• 2.4 橡胶圆管的研究
• 2.4.1 有限元模型的建立
• 2.4.2 有限元模型的求解
• 2.4.3 橡胶圆管本构关系的研究
• 2.5 本章小结
• 第三章 橡胶圆管——轴承滚动隔震支座的设计
• 3.1 引言
• 3.2 橡胶圆管——轴承滚动隔震支座的设计
• 3.3 轴承滚动系统的介绍
• 3.3.1 滚动轴承外部摩擦力矩
• 3.3.2 滚动轴承内部摩擦力矩
• 3.4 橡胶圆管——轴承滚动隔震支座的动力学平衡方程
• 3.4.1 隔震支座动力学模型建立的几个基本假定
• 3.4.2 橡胶圆管——轴承滚动隔震支座的动力学平衡方程
• 3.4.3 向心轴承受力分析
• 3.4.4 橡胶圆管力与位移的关系
• 3.4.5 隔震体系的动力平衡方程
• 3.4.6 隔震体系的恢复力模型及特性
• 3.5 本章小结
• 第四章 输电塔地震作用下的性能分析
• 4.1 引言
• 4.2 输电塔模型建立的基础
• 4.2.1 输电塔模型
• 4.2.2 输电塔的动力分析
• 4.2.3 输电塔场地的选择
• 4.2.4 地震波的选取与调整
• 4.2.5 抗震设计的方法
• 4.3 输电塔模态分析
• 4.3.1sap2000 有限元软件建模
• 4.3.2 输电塔模态分析结果
• 4.4 输电塔地震反应分析
• 4.4.1 输电塔结构隔震体系自振特性分析
• 4.4.2 输电塔结构在多遇地震作用下的动力反应分析
• 4.4.3 输电塔结构在罕遇地震作用下的动力反应分析
• 4.5 动力时程计算结果的比较
• 4.6 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 主要研究结论
• 5.2 研究展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢