[發明專利]一種輸電塔全場應力監測方法

有效

• 申請號: 201010275930.X
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101979974A
• 公開（公告）日: 2011-02-23
• 發明（設計）人: 費慶國;韓曉林
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01L1/00
• 分類號: G01L1/00;G06F17/50
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明涉及一種應用于工程結構全場應力監測的方法，尤其是一種應用于輸電塔的全場應力監測的方法。

背景技術

輸電塔是高壓與超高壓輸電線路的核心組成部分，輸電塔通常情況下具有塔體高、跨距大、柔度大等高聳結構和大跨度結構的共同特點，對地震、風以及導線覆冰等環境載荷反應靈敏，極端條件下的倒塌破壞會造成嚴重后果。2008年初全國范圍內的暴風雪、凍雨等極端天氣條件，引起湖南、貴州等地多起輸電線路輸電塔倒塌進而導致大范圍停電事故，對地區性國民經濟的正常運行和群眾的正常生活造成了嚴重的影響。這就使得輸電塔結構安全監測十分必要。

應力是輸電塔結構最為重要的力學參數之一，掌握輸電塔結構在工作荷載下的應力狀態對于實施結構安全評估十分重要。目前，掌握輸電塔的應力主要有兩種方法：其一，在設計階段，通過有限元分析，獲得輸電塔結構在預設荷載下的應力；其二，在輸電塔建成后，在塔上安裝若干傳感器，獲得輸電塔工作荷載下的局部應力。這兩種方式的不足在于：對第一種方法，不能獲得輸電塔結構真實工作狀態下的應力；對第二種方法，受制于傳感器數量，僅能獲得有限測點上的應力，不能獲得輸電塔的全場應力。對輸電塔結構安全監測而言，最為重要的是獲得輸電塔在真實工作狀態下、承受工作荷載時、結構的全場應力狀態。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種對工作狀態下的輸電塔進行全場應力監測的方法。

技術方案：本發明所述的輸電塔全場應力監測方法，包括以下步驟：

(1)建立輸電塔高保真有限元模型，具體包括：

(11)建立輸電塔的初始有限元模型；

(12)根據輸電塔的測量數據對初始有限元模型進行修正；

(13)獲得輸電塔高保真有限元模型；

(2)在輸電塔上安裝GPS；

(3)獲得工作狀態下的GPS數據，運用姿態求解技術獲得高精度的輸電塔姿態數據；

(4)將姿態數據代入輸電塔高保真有限元模型，獲得工作狀態下的全場應力，具體包括：

(41)建立結構的靜力方程；

(42)將步驟(3)中獲得姿態數據作為位移邊界條件代入方程；

(43)解方程得到全場應力。

本發明的有益效果為：1、本發明克服現有監測技術僅能獲得輸電塔工作狀態下數量有限測點應力的不足，通過將GPS數據與結構有限元數據相結合，獲得工作狀態下輸電塔的全場應力；2、本發明運用姿態求解技術、高保真建模技術，可以實現工作狀態下輸電塔結構全場應力高精度監測。

具體實施方式

下面通過實施例的方式，對本發明技術方案進行詳細說明，但是本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

實施例：一種輸電塔全場應力監測方法，包括以下步驟：

(1)建立輸電塔高保真有限元模型，具體方法如下：

首先，建立輸電塔的初始有限元模型；

其次，根據輸電塔的測量數據對初始有限元模型進行修正；

最后，獲得輸電塔高保真有限元模型；

(2)在輸電塔上安裝GPS；

(3)獲得工作狀態下的GPS數據，運用姿態求解技術獲得高精度的輸電塔姿態數據，方法如下：

A、B為兩GPS天線，稱為基線，長為L，設A、B在當地地理坐標系中的坐標為：