输电塔作为电网的核心骨架，其在动力荷载作用下的安全运营对于我国的电力能源安全具有重要意义。研究输电塔的动力特性，可提升结构动力计算和优化设计的科学性。针对输电塔现场试验受多因素制约、噪声和误差影响模态识别精度、模型更新未能考虑参数不确定性和缺乏模态参数预测模型等问题，本文以真型输电塔为研究对象，开展了基于振动响应的结构健康监测研究，主要工作及成果如下： （1）开展了真型输电塔的动力特性试验，选取试验塔时考虑了不同塔高、电压等级、塔头类型和塔材等因素。通过建立监测系统，采用环境激励法获得了54基真型输电塔的加速度响应，为输电塔动力特性研究提供了数据基础。 （2）提出了自动贝叶斯模态识别方法，通过相干-聚类分析定量评估了模态参数，有效避免了主观经验偏差和降低了噪声误差影响，在识别输电塔模态参数MPVs值的同时，以COVs值量化模态参数相应的不确定。通过数值模型和真型输电塔的自动贝叶斯模态识别，验证了提出方法的有效性。 （3）研究了不同激振方法、信噪比、导地线和采样时长等因素对输电塔模态参数识别结果的影响，通过真型输电塔对照试验，明确了各因素对输电塔模态参数MPVs和COVs值的影响规律，综合考虑输电塔实际运行条件和模态识别精度要求，提出了输电塔动力特性试验的建议方案。 （4）提出了考虑模态参数不确定性的交互模型更新方法，根据真型输电塔的动力试验和模态识别结果，以实测的频率和振型MPVs值作为模型更新的目标函数，通过模态参数COVs值计算和调整目标函数的权重系数，在MATLAB和ANSYS交互迭代中加速完成模型更新过程，提升了输电塔有限元模型精度。 （5）实测和识别了考虑不同电压等级（包括110kV、220kV、330kV、±500kV、750kV、±800kV 和1000kV）和塔头类型（包括干字塔、酒杯塔、猫头塔、鼓型塔和T字塔）的输电塔模态参数，分析了塔高、呼高和高宽比等设计参数与输电塔模态参数的相关性，提出了适用于实际工程运营中输电塔模态参数的预测模型。 上述研究内容对于完善输电塔的动力特性分析具有重要理论意义和工程应用价值，相关研究成果为保障我国电力系统的可靠性和安全性提供了参考依据。 |
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