高耸结构风荷载的识别与测量噪声影响分析

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输电塔作为典型的高耸结构,所受外荷载主要为风荷载。由于输电塔的高度一般较大,侧向刚度小,另外风荷载又是一种随机荷载,在风荷载的作用下输电塔的某些构件很容易发生损伤而出现疲劳破坏。输电塔作为重要的生命线工程,其倒塌破坏将会造成巨大经济损失和不良的社会影响。大量的输电塔破坏研究报告表明,输电塔倒塌很多情况是由于结构或构件出现疲劳损伤而发生的强度破坏或失稳破坏。在以往的研究中,往往是通过测得有限测点的响应或应变来估计输电塔的损伤状况,但是由于测点有限,并不能完全估计出整个塔的安全状况或误差较大。通过测量有限测点的响应利用荷载识别的方法能够估计出作用在结构上的等效风荷载,但是由于输电塔高柔性的特点噪声对识别的精度有很大影响,就有必要对噪声对荷载识别的影响做进一步分析。因此找到合适的动力风荷载识别方法和对荷载识别进行噪声分析是极其重要和有其实际意义的。本文首先通过有限元软件ANSYS建立了输电塔结构的三维有限元模型,并对其模态和振形进行了分析,然后利用人工模拟出的等效脉动力动风荷载对输电塔结构进行了动力分析,求得输电塔主要节点上的动力响应,为后文的动力荷载识别做准备。本文利用模态分析识别方法和基于Newmark-β动力反分析的识别方法,以输电塔结构为例进行了等效动力风荷载的识别,并对测量响应中加入了不同程度的噪声来分析噪声对荷载识别的影响,结果表明噪声对识别的结果有明显影响。本文利用五点法荷载识别方法对输电塔进行了荷载识别,由于该方法对初值不敏感和避免了误差累积性,识别结果明显优于上述两种方法,并且针对噪声对荷载识别结果的影响采用了奇异值分解降噪措施,结果证明该方法能够降低噪声对荷载识别结果的影响,提高荷载识别的准确性,从而满足工程需要。
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