[發明專利]輸電塔結構狀態評估方法

在審

• 申請號: 201810972711.3
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109344430A
• 公開（公告）日: 2019-02-15
• 發明（設計）人: 菅明健;杜寶帥;張忠文;鄧化凌;李志明;張廣成;張用;張華愷
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司電力科學研究院;山東電力工業鍋爐壓力容器檢驗中心有限公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 趙玉珍

本發明提供了一種輸電塔結構狀態評估方法，所述的方法包括：S1：收集輸電塔及該線路相關資料，對運行情況初步掌握，并篩選出明顯結構問題；S2：運用ANSYS軟件，建立輸電塔的三維有限元計算模型及導地線有限元模型；S3：基于輸電塔三維有限元模型，計算靜力學參數和動力學參數；S4：根據靜力學參數和動力學參數與其對應標準的差別，選取對應的處理方式?；谟邢拊u估輸電塔結構狀態，方便輸電線路運維檢修人員及相關科研人員評估輸電塔運行狀態，繼而采取相應措施保證輸電塔結構安全。

技術領域

本發明屬于輸電塔監測領域，具體涉及輸電塔結構狀態評估方法。

背景技術

電網輸電塔是應用極廣的一類高聳結構，作為重要的電力工程設施，確保主結構體系在各種荷載作用下的安全可靠運行，具有重要的經濟、社會意義。然而，輸電線路作為電能輸送的“生命線”，倒塔斷線事故卻時有發生。

輸電塔結構破壞事故大致可分為三類。一類是由于鐵塔受外力作用，如在地震、臺風、龍卷風、裹冰等靜力、動力或動靜聯合作用下結構的失穩或超過材料的屈服極限引起的破壞。另一類事故是桿塔結構在長期服役后材料老化、螺栓松動、銹蝕等性能退化等引起固有特性產生變化，即使未超過災害氣候條件設計標準也可能造成結構局部損傷并逐漸演化為失穩或折斷倒塔。再有一類就是線路途徑區域復雜，如輸電塔位于煤礦采空區、重工業污染區、江河湖泊濕地區域、山地易塌方區域等，周圍環境發生變化會影響輸電塔運行安全。

當前對輸電塔運行狀態的判斷，一般是基于外觀檢查，比如定期巡檢，檢查螺栓松動、桿件缺失或變形、塔材腐蝕、鐵塔根開變化和基礎沉降情況等，再根據經驗判斷輸電塔是否可靠運行，缺乏理論支撐。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出了輸電塔結構狀態評估方法，基于有限元評估輸電塔結構狀態，方便輸電線路運維檢修人員及相關科研人員評估輸電塔運行狀態，繼而采取相應措施保證輸電塔結構安全。

本發明的技術方案是按以下方式實現的：

輸電塔結構狀態評估方法，所述的方法包括：

S1：收集輸電塔及該線路相關資料，對運行情況初步掌握，并篩選出明顯結構問題；

S2：運用ANSYS軟件，建立輸電塔的三維有限元計算模型及導地線有限元模型；

S3：基于輸電塔三維有限元模型，計算靜力學參數和動力學參數；

S4：根據靜力學參數和動力學參數與其對應標準的差別，選取對應的處理方式。

進一步的，步驟S1中，輸電塔及該線路相關資料包括：設計建造時間、歷年事故事件、鐵塔設計資料、加工圖紙、導地線型號、檔距及前后高差、基礎型式、絕緣子型號、所處地質。

進一步的，步驟S1中，明顯的結構問題包括：構件表面腐蝕厚度超過設計值的5％，構件形變超過設計值的1％，構件缺失、輸電塔整體發生位移。

進一步的，步驟S2的具體實現過程為：運用ANSYS軟件，輸入輸電塔塔材橫截面、密度、長度、彈性模量、泊松比，建立輸電塔的三維有限元計算模型，輸入導地線橫截面、密度、運行應力、檔距、掛點坐標、彈性模量、泊松比，在輸電塔上建立導地線有限元模型，從而形成塔線一體模型。

進一步的，步驟S3中，計算靜力學參數的具體方法為：根據概率極限狀態設計法的要求，對輸電塔結構各構件的強度、剛度及局部穩定性進行計算，計算結果提取出結構位移、整體等效應力、桿件長細比、拉彎桿件計算應力、壓彎桿件計算應力。

進一步的，步驟S3中，計算動力學參數的具體方法為：利用ANSYS軟件對輸電塔有限元模型直接進行模態計算，計算出前30階模態參數判斷是否出現局部模態的振型。

進一步的，步驟S4的具體判斷過程為：