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输电塔-线体系是高压、特高压输电工程的物理载体,是重要的生命线工程,在我国经济建设中起着重要的作用。输电塔-线体系是一种高耸柔性结构,在地震和风等动力荷载作用下响应剧烈,甚至出现倒塌。因此,采用有效手段降低输电塔结构的动力响应,进而提高其可靠度和安全性具有重要的研究意义和经济价值。目前,被动吸振技术以其形式简单、安装方便的特点在建筑结构中得到了大量应用。本文以吸振技术作为减震手段,研究其对于输电塔-线体系的减震作用。通过引入内共振和碰撞来提高其吸振和耗能能力;通过引入“输电塔-阻尼器”系统的H∞范数为优化目标函数,实现“结构一阻尼器”系统的一体化设计。具体工作如下:(1)提出弹簧摆吸振器,并研究其对于输电塔-线体系的减震效果。首先,通过拉格朗日方程推导了弹簧摆的运动方程,并通过谐波平衡法推导了弹簧摆的内共振条件。利用MATLAB程序对弹簧摆进行模拟,通过弹簧摆在初始位移下的轨迹解释了内共振现象。以单自由度结构为例,推导了结构受弹簧摆控制时的运动方程,并阐明了弹簧摆的吸振减震机理。选取了一个实际输电塔,设计了具有相同质量比的弹簧摆和悬挂质量摆,并选取三条地震时程作为输入,比较了输电塔-线体系在无控制、受悬挂质量摆控制和受弹簧摆控制时的动力响应。研究结果表明悬挂质量摆和弹簧摆均能够有效降低输电塔-线动力响应,且弹簧摆的减震效果优于悬挂质量摆。(2)提出碰撞摆阻尼器,并应用于输电塔-线体系减震。从结构上看,碰撞摆通过在传统的悬挂质量摆阻尼器上增设限位装置来引入碰撞,通过悬挂质量与限位装置的碰撞来增加阻尼器的耗能能力。由于引入碰撞,碰撞摆具有更强的耗能能力和更好的鲁棒性。本研究首先通过粘弹性材料的碰撞实验确定了合适的碰撞力模型和模型参数。然后建立了输电塔-线体系受碰撞摆控制的方程,并以某实际输电塔为例,对比了碰撞摆和传统悬挂质量摆的减震效果。以白噪声作为激励,分析了碰撞摆间隙、质量比、频率比对减震效果的影响。进行了粘弹性材料的多次撞击实验,研究多次撞击后粘弹性材料的碰撞性能,并通过仿真分析模拟了多次撞击后碰撞摆的减震效果。(3)提出“输电塔-吸振器”系统的一体化设计方法。该方法以输电塔-吸振器系统的H∞范数作为适应度函数,以塔架的角钢截面选型作为自变量,通过遗传算法进行优化使得系统的H∞范数达到最小。在计算H∞范数时,用串联多质点模型模拟塔架结构以简化计算。为保证优化结果满足静力工况且不增加用钢量,引入惩罚函数来调整个体的适应度。以一个实际输电塔结构为例进行优化计算,结果表明,一体化设计进一步降低了输电塔的地震响应,同时能保证结构满足静力工况且总质量不超过原设计的用钢量。本方法不需要求解时域响应,计算效率较高。