輸電塔結(jié)構(gòu)的兩層面承載力分析設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、輸電塔是電網(wǎng)的重要結(jié)構(gòu)，其承載安全性及經(jīng)濟性與電力運營安全及其社會影響密切相關(guān)。因而，開展輸電塔承載力設(shè)計與優(yōu)化研究，具有重要的社會意義及經(jīng)濟價值。本文在結(jié)構(gòu)承載力分析的彈性模量縮減法(Elastic Modulus Reduction Method，簡記為EMRM)基礎(chǔ)上，圍繞輸電塔結(jié)構(gòu)的兩層面承載力分析設(shè)計與優(yōu)化，開展了以下研究工作:
　　(1)研究建立了輸電塔結(jié)構(gòu)常用薄壁構(gòu)件的齊次化廣義屈服函數(shù)。針對輸電塔結(jié)構(gòu)常用的圓管和角

2、鋼構(gòu)件，通過回歸分析和最小二乘法建立了薄壁構(gòu)件截面的齊次廣義屈服函數(shù)，通過誤差分析確定了其最高階次，為廣義屈服函數(shù)引入極限分析的彈性模量調(diào)整法奠定了理論基礎(chǔ)。
　　(2)研究建立了輸電塔結(jié)構(gòu)極限承載力分析的彈性模量縮減法(EMRM)。引入圓管和角鋼構(gòu)件的齊次化廣義屈服函數(shù)，定義了構(gòu)件的單元承載比，依據(jù)承載比均勻度建立了彈性模量調(diào)整的動態(tài)閾值，并根據(jù)變形能守恒原則建立了彈性模量調(diào)整策略，提出了輸電塔結(jié)構(gòu)極限承載力分析的EMRM，克服

3、了傳統(tǒng)彈性模量調(diào)整法因不滿足比例條件所導(dǎo)致的計算精度和穩(wěn)定性不良問題。
　　(3)研究提出了輸電塔結(jié)構(gòu)的兩層面承載力分析與設(shè)計方法。引入輸電塔結(jié)構(gòu)極限承載力分析的EMRM，采用單元承載比定義了構(gòu)件承載比，根據(jù)構(gòu)件承載比迭代過程確定了高、低承載構(gòu)件的判別準(zhǔn)則，并利用首步和末步迭代分析結(jié)果求解構(gòu)件安全系數(shù)和結(jié)構(gòu)整體安全系數(shù)，根據(jù)截面強度和安全系數(shù)之間的正比例關(guān)系，按照預(yù)定的結(jié)構(gòu)整體安全系數(shù)確定高承載構(gòu)件的截面強度，使輸電塔結(jié)構(gòu)同時在構(gòu)

4、件和整體兩個層面上滿足承載安全要求，從而為定量設(shè)計輸電塔結(jié)構(gòu)整體承載力提供了良好的方法。
　　(4)研究提出了輸電塔結(jié)構(gòu)的兩層面承載力優(yōu)化方法。以輸電塔結(jié)構(gòu)兩層面承載力安全要求為主要約束條件，以均勻承載，即最大化結(jié)構(gòu)承載比均勻度為優(yōu)化目標(biāo)，根據(jù)構(gòu)件截面強度與構(gòu)件承載比的反比例關(guān)系，建立了低承載構(gòu)件截面強度的優(yōu)化調(diào)整策略，提出了輸電塔結(jié)構(gòu)兩層面優(yōu)化設(shè)計方法，能提供承載安全性能和經(jīng)濟性能均優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。該優(yōu)化方法不僅解決了結(jié)構(gòu)整體