结构动力弹塑性和倒塌分析（Ⅲ）——地震差动作用下输电塔—线体系的弹塑性与倒塌分析.pdf

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1、第37卷第1期地震研究Vo1．37．No．12014年1月JOURNALOFSEISMOLOGICALRESEARCHJan．，2014结构动力弹塑性和倒塌分析(III)采地震差动作用下输电塔一线体系的弹塑性与倒塌分析柳国环，练继建，孙雪艳，国巍4(1．天津大学建筑工程学院，天津300072；2．天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室，天津300072；3．北京金土木软件技术有限公司，北京100048；4．中南大学土木工程学院，湖南长沙410075)摘要：首先，建立SAP2000有限元模型，采用接口程序SAP2A

2、BAQUS生成为ABAQUS有限元模型。然后，明确给出长周期显式动力加载法实现重力作用下静力效果的加载过程，以完成的重力作用下索找形和初始刚度施加，最终实现重力分析与后续地震激励下动力加载的续接。进而，分别计算四类边界条件的结构体系的动力特性，并通过对转化前后模型的构件与结构模态分别进行对比，从而考察SAP2ABAQUS接口程序的转化精度。此外，更新升级自主开发的MEMSbV2012．8至MEMS_bV2013．5，并生成多点地震动。最后，通过ABAQUS主程序中开发的子程序进行弹塑性和倒塌分析，考虑大变形和差动输

3、入。结果表明：(1)从实际工程角度验证了所开发接13程序SAP2ABAQUS的转化准确性与高效性；(2)从实际工程角度验证了所开发子程序的可行性与现实可靠性；(3)长周期动力加载法实现静力重力加载过程，理论严格合理、现实可行，克服了隐式静力重力方式加载与显式动力分析不续接问题；(4)从模态与理论分析两方面说明以四塔三线体系作为研究对象的必要性和可信性；(5)地震动的一致与差动输入对于构件塑性铰的出现与发展分布有显著影响，进一步说明多点地震动对于此类结构体系的地震弹塑性反应的必要性。关键词：输电塔一线体系；有限元模型

4、；多点地震动；弹塑性；倒塌中图分类号：TV318文献标识码：A文章编号：1000—0666(2014)01—0141—10多样丰富构件形式，具有代表性。区别于以往大0前言多对输电塔线体系地震反应的材料弹性分析，本文重点从工程实际角度进一步检验第1和II部分内《结构动力弹塑性与倒塌分析(I)》作为该容所开发程序的现实性和可靠性，同时分析该结系列工作的第1部分，开发了可链接ABAQUS主程构体系在超大震和多点地震动输入作用下的薄弱序的显式与隐式方法子程序，并从材料和构件层环节、弹塑性和倒塌模式。面分别验证了子程序的可靠

5、性(柳国环等，本文具体内容包括：(1)采用《结构动力弹2014a)。《结构动力弹塑性与倒塌分析(Ⅱ)作为塑性与倒塌分析(Ⅱ)》中SAP2ABAQUS对该工该系列工作的第1I部分，开发了SAP2ABAQUS可程进行模型转化，对转化前后模型中的构件细节视化导航式界面的接口程序，给出了使用注记，与模态结果进行对比，进一步从实际工程层面检并通过几类典型结构模型验证了采用验SAP2ABAQUS接口程序的转化精度；(2)采用SAP2ABAQUS转化过程的可行性和转化结果的准《结构动力弹塑性与倒塌分析(I)》中子程序并确性(柳国

6、环等，2014b)。链接到ABAQUS主程序计算结构体系的反应，可本文作为该系列工作的第1II部分，将上述第1为工程实际提供有效依据，并从工程实际层面进和II两部分内容结合起来应用于主塔高375m，主一步检验所开发子程序的现实可靠性；(3)给出跨2756m的大跨越输电塔一线体系在多点地震动采用长周期动力加载法实现静力重力加载过程，作用下的地震弹塑性和倒塌反应分析。结构体系理论严格合理、现实可行，克服了General／static构件包括角钢、钢管、钢管混凝土、拉索等较为的重力加载方式与Explicit／dynami

7、c分析工况不续％收稿日期：2013—09—04．基金项目：国家自然科学基金创新研究群体科学基金(51021004)、国家自然科学基金青年基金(51108466))和中国博士后科学基金(2011M500332)联合资助．144地震研究37卷计算结果如图5和表1所示。综合分析，可以式中，LiP、E和分别表示结构体系中最小构得到：件的尺寸、密度、弹性模量和泊松比。(1)与4塔3线计算结果相比，其他模型的不同于一般的结构体系，本文研究的体系中频率最小相差14．6％，最大相差30．3％。这说明有超长的悬链线索，索的刚度与其当

8、前的形状和如此大跨度导线的质量等因素对主塔的影响不容受力关系较大。即具有刚度时变性，而且需要事忽视。先找形和施加重力使其具有初始刚度。在ABAQUS(2)悬链线索作为输电塔之间唯一连接，不中，当前没有Explicit／Static计算方法，若直接采均匀地震地面运动输入会导致不同主塔和边塔运用隐式的General／Static方法重力初始找形，则无动不一致，会