具有单侧支撑电力构架构件对于承载能力概率灵敏性分析.doc

具有单侧支撑电力构架构件对于承载能力概率灵敏性分析李天张哲(郑州大学土木工程学院,河南,中国450001)在对于变电站电力构架的可靠性评价中,采用传统的或者按一般可靠性鉴定规范进行结构的评价,各个构件评价等级是相同的,或者按照评价者的经验适当考虑其重要性。而实际结构由于结构形式的不同,受力的不同,对于结构整体可靠性的贡献也是不一样的,所以传统的评价方法不能准确地握各个构件对于结构性能的不同影响。本文以钢结构变电构架为研究对象,通过对于各个构件的灵敏性分析,为建立以结构整体性能为目标的评价方法,确定各个构件的概率灵敏性。,对完成变电站的输变电功能起着重要作用。现代大型变电站常用的结构形式是钢结构变电构架,它具有构造简单、柱长细比较大等特点。变电构架所受的荷载除构架自重、设备重外,主要受到横梁上的导线荷载作用。图1单侧支撑变电构架模型为了便于研究,本论文选取某500kV变[24]电站中具有代表性的单侧支撑变电构架为分析对象。其几何形状如图1所示。构架采用双跨等跨、等高模型。计算时取跨度为27m,高度为26m,,人字形柱支撑的高度分别为9m和18m支撑柱脚与人字形。。柱及支撑均采用Q235级的圆钢管,内径为368mm,外径为380mm,壁厚为6mm。横梁按照截面刚度等效为圆钢管。,作用在柱顶处,和梁上均布荷载为[25]。导线荷载参照有关设计手册,按导张力角为17?,分解到三个坐标轴方向,如表1所示。表1变电构架横梁各方向施加的荷载值垂直横梁方向X(kN)竖直方向Y(kN)平行横梁方向Z(kN),分析中考虑构架柱的初始几何缺陷、几何非线性、材料非线性以及两种非线性因素共同作用对变电构架受力性能的影响。影响变电构架使用状态的因素很多,通常在计算构架的几何特征、材料属性、初始几何缺陷时,都是根据工程经验来确定的。然而在实际情况中,变电构架的几何特征、材料特性、缺陷以及损伤等参数都不是唯一的定值。根据有关统计,这些偏差的分布基本符合高斯分布。2概率灵敏度基本原理传统的确定性灵敏度分析忽略了因变量之间的相关性,对于有多个变量时[59]分析不准。概率灵敏度技术是基于概率基础的灵敏度分析方法,它通过对因变量按其分布进行随机抽样,并利用抽样值进行次数足够多的模拟循环,计算得到响应量的数学特征及其对于各参数的敏感度。本文采用分析软件为ANSYS提供的概率灵敏度模块PDS进行概率灵敏性分析,其基本计算过程如图2所示。ANSYS数据库文件读取保存模型数据库执行执行分析文件循环文件概率设计数据(参数化建模))输入参数的确定输入参数为材料屈服强度、人字形柱钢管的直径及壁厚、支撑钢管的直径及壁厚、初始几何缺陷、设备荷载、导线引起的三个方向上的荷载以及横梁均布荷载等。根据统计资料,材料的屈服强度大致服从正态分布。根据参考文献[60],取结构构件的屈服强度的均匀性参数和变异系数分别为: