传输线在三维地震激发下的响应外文翻译资料

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应用力学与材料卷 166-169（2012）pp 2259-2264 2012-05-14出版

copy;（2012）瑞士技术出版社

doi：10.4028 / www.scientific.net / AMM.166-169.2259

传输线在三维地震激发下的响应

李天，山东大学土木与水利工程学院，中国山东济南250061 ，Atianl-007@163.com

李洪南、王文明，大连理工大学基础设施工程学院，中国辽宁大连，116024,bhnli@dut.edu.cn，,wangwenming87110@163.com

关键词：传输线，三维地震的激励，非线性时程，单一分量

摘要：我们通过数值模拟研究了三维地震激发下输电线路的行为。根据实际工程，对于非线性的电缆，传输塔由框架元件建模，传输线由电缆元件建模。分别采用非线性时程分析法对单维，二维和三维地面运动对传输线响应的影响进行了研究。研究结果表明，考虑到纵向地面运动激励，可以获得传输线的纵向最大响应；考虑到横向地面运动激励，可以获得传输线的横向最大响应。在分析中忽略地面运动的多重性质将显着低估传输线的垂直响应，所以为了获得传输线的精确地震响应，需要三维地面运动输入。

介绍：

输电塔线系统是电力系统的重要设施组成部分[1-3]。 大部分传输线需要穿过高地震区域，输电塔线系统出现故障可能导致电源中断。 在地震期间传输线有遭受损坏的例子。 例如，在1992年的Landers地震期间，洛杉矶市大约有100条线路被打破了。 1995年神户地震期间，有38条输电线遭到破坏。 在1999年的Chi-Chi地震中，很多路线被破坏了。2008年汶川地震中，大量的输电线被拉断。

理论研究和地震灾害经验表明，地面运动是地震复杂的多维运动[4]。 单一和多维地震激发下结构的响应是不同的，特别是对于应考虑多维地震激发的复杂项目，仅考虑单一组分地面运动影响则不能获得准确的计算， [5-7 ]。 对于经受多维地震激励的大跨度空间结构的分析研究很多，但传输线分析却很少。 此次研究结果如下，李洪南研究了水平和摇摆地震运动下输电塔线系统的响应。 李天 [9]研究了三个成分之间的相关性和地震运动三个组分峰值之间的比例的传输线的行为

此次研究利用非线性动态时程分析方法，研究了三维地震激发下传输线的响应。 传输线的有限元模型先由SAP2000软件建模，然后引入三维地震激励下的结构运动方程，并分别选择三组地震波作为电气设备地震设计规范，进而分析了一维，二维和三维地面运动的影响。

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技术出版物：www.ttp.net （ID：130.237.29.138，Kungliga Tekniska Hogskolan，Stockholm，Sweden-07/07 / 15,02：17：46）

13.3米

10.6米

3号塔

53.9米

2号塔 400米

30米

1号塔 400米

9.36米

图一：塔的大小模型 图2 输电塔线耦合系统的有限元模型

基于中国实际情况下的输电塔线系统，建立了三维有限元模型，使用SAP2000有限元程序进行分析。如图2所示，输电塔线系统由3座塔架，8条地线和24条导线组成。每个53.9米高的塔都是由钢角截面构成，弹性模量为206 Gpa，重约19.95吨。每个塔架由6600个空间梁构件和272个节点建模。成员之间的连接被认为是刚性的。传输线由400个双参数电缆元件建模，每个节点具有三个自由度。上部8根电缆为接地线，下部24根电缆为四条导线。相邻塔之间的距离为400米。传输塔的基础节点固定在地面上，传输塔和线路之间的连接被铰接。空间光束元件未被划分，每条传输线被分成400个元件。线的侧跨在中间塔的相同高度处铰接。

三维地震激发下结构运动方程

电缆元件几何刚度矩阵：如图3所示，通过分解力，长度L的电缆元件上的横向力（Fi Fj）与其横向位移{vi vj}和电缆张力T相关，

图 3.作用在电缆元件上的力

 = =Kg

注意，kg只是元素的长度和元素中的力的函数。

电缆有显著的几何非线性，因为电缆的大位移改变其刚度及其自由振动频率。

因此，传输线应被视为非线性结构。

三维地震下结构计算的解决办法

考虑传输线的刚度矩阵随时间变化的三维地面运动下的结构运动方程可以表示为

其中，[M]是结构的质量矩阵。考虑到时间的变化， [Kt t]是结构承载的刚度矩阵

[Ct t]是可以通过瑞利阻尼获得的结构的阻尼。[Ct t] =alpha;[M] beta;[Kt t]，其中alpha;和beta;是可以通过前两个频率获得的质量矩阵和刚度矩阵的系数及其结构的阻尼。{ugx}，{ugy}和{ugz}分别是两个水平和一个垂直方向上的输入地面运动加速度。

三维地震波的选择

根据电气安装地震设计规范，选择12个具有代表性的地面运动加速度记录，来计算表1中列出的硬，中硬，中软和软土的时间历程分析。在时间历史分析过程中， 这些记录的峰值地面加速度按比例调整为0.4g。 每个类型地点土壤的数量分别定义为①，②和③。

表1地震加速度记录

数值分析与讨论

计算出图3所示的传输线进行三维激励的响应。 塔和电缆的阻尼比假设分别为2％和1％。 在动态分析中使用Hilber-Hughes-Taylor方法的逐步整合。 积分时间长为0.005秒，建立足够小以获得足够的精度和收敛结果。 为了研究地面运动效应，研究了沿输电线路的最大纵向，横向和垂直位移。 传输线被假定分别位于坚固的，微软质的和软质的土壤上。

在本文中，沿着传输线的方向为纵向，传输线的水平垂直方向为横向，传输线的垂直方向为垂直

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