[發明專利]一種輸電塔線體系運行初狀態確定方法

無效

• 申請號: 201210067832.6
• 申請日: 2012-03-15
• 公開（公告）號: CN102561784A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 劉學武
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院
• 主分類號: E04H12/00
• 分類號: E04H12/00
• 代理公司: 北京中建聯合知識產權代理事務所 11004
• 代理人: 朱麗巖;田世瑢

技術領域

本發明屬于電力工程技術領域，涉及一種新關于輸電塔線體系運行初狀態確定的方法。

背景技術

輸電塔線體系由剛性的輸電塔和柔性的導地線組成，而且一條輸電線路通常是由多基塔和多檔導地線構成，是一種典型的大型混合結構。輸電塔線體系運行初狀態是建設完成投運前輸電線路的初始狀態，是輸電線路全壽命周期中的一個關鍵力學狀態，是僅在自重和初始張力作用下輸電塔線體系的狀態。輸電線路投運后，輸電塔線體系上所作用的外荷載還有風荷載、覆冰荷載、地震作用等，這些外荷載都是通過輸電塔線體系的運行初狀態而對輸電線路產生力學效應，因此，要對輸電塔線體系進行抗風、抗震和抗冰等高級力學分析，必須先確定運行初狀態下輸電塔線體系的受力狀況。

輸電塔線體系運行初狀態的確定，是通過輸電塔和導地線的設計圖紙以及導地線的張力，求解在自重和初張力作用下輸電塔的受力狀態和導地線的內力、弧垂和原長。輸電塔線體系運行初狀態確定的難點在于，要在導地線的原線形未知的情況下根據導地線的初張力反推受力狀態下導地線的狀態及其原長。目前，對于輸電塔線體系運行初狀態的確定，還未形成有效的分析方法，為了確定運行初狀態下輸電塔的內力和變形以及導地線的內力、弧垂和原長，為輸電塔線體系的高級力學分析和線路運行維護提供參考數據，發明新的輸電塔線體系運行初狀態確定的方法意義重大。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸電塔線體系運行初狀態確定的方法，要解決在導地線原線形未知的情況下，如何通過導地線的初始張力求解輸電塔線體系運行初狀態的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種輸電塔線體系運行初狀態確定的方法，步驟如下：

步驟一：模型建立。根據輸電塔和導地線的設計資料，建立輸電塔－導地線的一體化有限元模型。

步驟二：初次求解輸電塔線體系的受力狀態。對輸電塔線體系在僅考慮自重作用下的受力狀態進行分析，設共有k段導地線，提取各檔導地線的張力????????????????????????????????????????????????（）。

步驟三：修正導地線的原始長度。以給定的各檔導地線在運行初狀態下的張力為求解目標，則本次求解后各檔導地線張力與目標張力之間的偏差量為，為了能使導地線的張力趨近于目標張力，在此對導地線的原始長度進行修正，各檔導地線原長的修正值為，其中為各檔導地線在模型中的原長，為材料彈性模量。

步驟四：再次求解輸電塔線的受力狀態。對修正以后的輸電塔線體系的模型進行力學分析，再次獲得各檔導地線的內力，得到各檔導地線內力的偏差量為，總體誤差為。

步驟五：檢查導地線張力誤差。若時，則求解結束，其中是一個正的小數，為收斂精度；若>時，則重復上述步驟三和四，直到誤差，則求解結束。此時輸電塔線體系各檔導地線的內力與目標值近似相等，即獲得了輸電塔線體系的運行初狀態。

步驟六：輸出輸電塔線體系的力學參數。輸出輸電塔線體系運行初狀態下輸電塔的內力和變形以及導地線的內力、弧垂和原長。

上述步驟三中導地線迭代求解的目標張力是根據設計資料和實際工程中輸電線路建設完成后其導地線的張力所確定。

上述步驟三對導地線原始長度進行修正的原則為，當各檔導地線的內力大于目標值時增加其原長以減小其內力，相反當其內力小于目標值時縮短其原長以增大其內力，不對輸電塔構件的模型進行修正。

上述步驟三對導地線原始長度進行修正的方法為，對導地線原長的修正通過對要修正的導地線施加只產生變形而不產生內力的溫度荷載來實現，即給各檔導地線施加的溫度荷載修正值為，其中為導地線的截面面積，為導地線的熱膨脹系數。

?與現有方法相比本發明具有以下創新點和優點：

本發明具有建立輸電塔－導地線一體化分析模型的功能，能夠在導地線原線形未知的情況下利用輸電塔線體系的有限元模型，把導地線的初始張力作為求解目標，通過求解輸電塔線體系的力學狀態，找出狀態偏差量，以此對分析模型進行修正，再反復迭代求解直到導地線張力的誤差滿足收斂精度的要求，最終獲得輸電塔線體系的運行初狀態。能夠給出運行初狀態下輸電塔的內力和變形，以及導地線的內力、弧垂和原長，可供實際工程中輸電線路的運行和維護參考。求解方法獨特，計算精度高，可廣泛應用于各種輸電塔線體運行初狀態的確定。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。

圖1是輸電塔線體系運行初狀態確定的流程圖。

具體實施方式