特高壓輸電工程是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大、輸送距離最遠的輸電工程。輸電塔是架空線路的支撐點，其結構服役安全是保障輸電線路正常運行的關鍵。然而，大量工程實踐表明，大型特高壓輸電塔結構在動力荷載作用下，塔體易發(fā)生累積損傷；在極端荷載作用下，輸電塔結構存在倒塌風險。因此，有必要對特高壓輸電塔結構實施健康監(jiān)測，識別其運營狀態(tài)下的動力特性。同時，由于大型特高壓輸電塔結構存在測試、模型、數值、環(huán)境等不確定性，以及不可避免的施工誤差、有限元模型連接部位簡化等問題，輸電塔數值模擬分析結果與現場實測往往具有較大的偏差，導致基于有限元模型的結構特性分析缺乏準確性和可信度。

針對該問題，西安交大人居學院孫清教授團隊提出了一種基于振動測試的大型特高壓輸電塔結構動力特性分析和有限元模型修正框架，開展了基于傳感器優(yōu)化布置準則的輸電塔結構環(huán)境振動測試，獲得了微幅振動下結構關鍵部位加速度響應時程。團隊采用快速貝葉斯傅里葉變換方法，識別并量化了真型塔結構的動力特性參數及其后驗不確定性，發(fā)展了一種基于粒子群算法的交互優(yōu)化方法，修正有限元模型的質量及剛度分布。研究結果表明，有限元模型交互優(yōu)化分析框架可以有效地應用于輸電塔結構，模型誤差由33.55%降低至5.38%。該成果有助于拓展有限元模型的應用范圍，揭示環(huán)境耦合作用下輸電塔結構的靜動力行為和演化規(guī)律，為大型特高壓輸電鐵塔結構災變機理、健康監(jiān)測等方面的深入研究提供可靠的理論依據與技術支撐。

特高壓輸電塔結構環(huán)境振動測試

有限元模型交互優(yōu)化分析框架

近日，研究成果以“面向大型特高壓輸電塔結構模型修正的貝葉斯運營模態(tài)分析與交互優(yōu)化” (Bayesian Operational Modal Analysis with Interactive Optimization for Model Updating of Large-Size UHV Transmission Towers)為題在美國土木工程師學會(American Society of Civil Engineers, ASCE)期刊《結構工程雜志（Journal of Structural Engineering）在線發(fā)表。西安交通大學是該論文的唯一作者單位，該研究工作得到了國家自然科學基金等項目的共同資助。

美國土木工程師學會(American Society of Civil Engineers, ASCE)成立于1852年，目前由來自177個國家的超150,000名土木工程專業(yè)成員組成。ASCE是該領域內專業(yè)技術會議以及繼續(xù)教育的領先服務商、土木工程學術內容的全球出版商，也是制定公眾保護規(guī)范和標準的權威機構?！督Y構工程雜志》（Journal of Structural Engineering）是ASCE旗艦期刊，創(chuàng)刊于1873年，為結構工程領域最古老、權威的期刊，刊發(fā)結構工程學科及其交叉領域做出基礎性貢獻的論文，以推動結構工程領域的最新技術和實踐。該篇論文為近年來西安交通大學土木工程學科在該刊發(fā)表的第3篇論文。

孫清教授領導的基礎設施智慧運維與防災減災研究團隊，面向“西電東送”工程等國家重大需求，針對輸電塔結構災變防控難題開展了一系列理論及試驗研究，為輸電塔結構運營安全評估、極端災害下的結構可靠性設計提供了創(chuàng)新思路。近年來主要研究成果包括完成了世界首例Q690高強鋼管輸電塔真型倒塌試驗，對主要受力構件進行了試驗與理論研究；開展了世界首條最高電壓等級——1100kV特高壓輸電線路風振響應規(guī)律研究，確定了風振系數等關鍵抗風設計參數取值；完成了世界首基1000kV特高壓交流單回路復合橫擔塔真型試驗，開展了低溫及風荷載作用下新型復合橫擔高低周疲勞性能試驗研究，為復合材料橫擔在特高壓輸電塔工程的應用及推廣奠定了堅實的基礎，服務于我國電網關鍵技術創(chuàng)新與高質量發(fā)展。

論文鏈接：https://doi.org/10.1061/JSENDH.STENG-12503

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