[發(fā)明專利]一種高聳鐵塔受到極端風(fēng)荷載的識別方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210437436.1
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN115032003B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐偉周;胡亞山;安增軍;王球;李妍;崔厚坤;葉超;張楠;戴亞;王波;朱鳳舉;李伯頤;蘇永亮
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司經(jīng)濟技術(shù)研究院
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00;G01D21/02;G06F17/10
• 代理公司: 南京匯盛專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32238
• 代理人: 喬煒;吳靜安

本發(fā)明公開了一種高聳鐵塔受到極端風(fēng)荷載的識別方法，首先，采集鐵塔結(jié)構(gòu)位移、應(yīng)變、加速度、頻率等荷載效應(yīng)；依據(jù)各類鐵塔結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)對極端風(fēng)荷載的敏感程度，確定敏感荷載效應(yīng)向量集；剔除極端地震、覆冰荷載作用下的鐵塔結(jié)構(gòu)敏感荷載效應(yīng)；計算不同類型的極端風(fēng)荷載作用下，鐵塔結(jié)構(gòu)敏感荷載效應(yīng)的球面域方程；基于球面域方程對高聳鐵塔結(jié)構(gòu)極端風(fēng)荷載分類識別，可掌握極端風(fēng)荷載下對應(yīng)荷載效應(yīng)的規(guī)律，為有效評估結(jié)構(gòu)疲勞剩余壽命，預(yù)防輸鐵塔結(jié)構(gòu)的突然倒塌提供準確有效的數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于球面域分類識別的高聳鐵塔結(jié)構(gòu)極端風(fēng)荷載識別方法，屬于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測與安全評估領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，高聳鐵塔結(jié)構(gòu)在我國電力行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，例如輸電線電塔、風(fēng)力發(fā)電塔等，由于我國電力行業(yè)的發(fā)展以及國家對綠色能源需求，高聳電塔的數(shù)量不斷增加，單個鐵塔的體量也不斷增大，輸電塔的高度由幾十米到幾百米，單個塔重也從幾噸增至如今的最重三千多噸。

由于高柔特性，鐵塔結(jié)構(gòu)對水平荷載非常敏感。此類鐵塔結(jié)構(gòu)的破壞主要是強風(fēng)荷載導(dǎo)致的，在強風(fēng)荷載作用下，高聳鐵塔結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生劇烈振蕩導(dǎo)致構(gòu)件斷裂或留下殘余變形,甚至出現(xiàn)極端條件下的整體倒塌破壞。目前通過傳感器來實時地采集塔址環(huán)境以及鐵塔本身的荷載效應(yīng)數(shù)據(jù)，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)掌握高聳鐵塔的受力狀況，判斷極端風(fēng)載荷出結(jié)構(gòu)損傷部位并進行修復(fù)，確保其正常的工作狀態(tài)，但缺乏對風(fēng)載荷的判別，因而不能掌握強風(fēng)荷載對鐵塔結(jié)構(gòu)產(chǎn)生載荷效應(yīng)的規(guī)律，不能對有效評估結(jié)構(gòu)疲勞剩余壽命、預(yù)防輸鐵塔結(jié)構(gòu)的突然倒塌提供準確有效的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種可以實現(xiàn)對塔址環(huán)境極端風(fēng)荷載進行識別的識別方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：一種高聳鐵塔受到極端風(fēng)荷載的識別方法，所述風(fēng)載荷具有包括極端風(fēng)荷載和日常風(fēng)荷載的H個類型，極端風(fēng)荷載具有Q種，該方法包括：

1)在鐵塔上設(shè)置多個測點，采集由風(fēng)荷載引起對應(yīng)測點的包括位移、應(yīng)變、加速度和振動頻率的荷載效應(yīng)數(shù)據(jù)，形成包括位移向量D、應(yīng)變向量S、加速度向量A和振動頻率F向量的荷載效應(yīng)向量集

2)利用各測點分別在極端風(fēng)荷載和日常風(fēng)荷載作用下產(chǎn)生的對應(yīng)荷載效應(yīng)數(shù)據(jù)，對各測點對極端風(fēng)荷載的敏感度進行計算，得到各測點的敏感值，將各測點的敏感值按大小排序并取其中部分，所取敏感值的對應(yīng)測點形成對極端風(fēng)荷載敏感的測點集C_w，對應(yīng)測點的第q種極端風(fēng)荷載下的荷載效應(yīng)為和敏感荷載效應(yīng)向量集為對進行歸一化處理，形成歸一化的敏感荷載效應(yīng)向量集Q種極端風(fēng)荷載下的敏感荷載效應(yīng)向量集為

3)計算各敏感荷載效應(yīng)的平均值C_D、C_S、C_A和C_F，形成對應(yīng)于的荷載效應(yīng)的平均值向量集C_U＝(C_DC_SC_AC_F)^T；

4)計算分別與C_U之間的距離中的最大值R；

5)選取荷載效應(yīng)向量集U中由H類風(fēng)荷載引起的各測點對應(yīng)的荷載效應(yīng)極值，并進行歸一化處理，形成荷載效應(yīng)極值向量集對于第h類風(fēng)荷載對應(yīng)的向量集構(gòu)建以C_U作為球面中心位置，以R為半徑的基于球面域的極端風(fēng)荷載識別函數(shù)V_h：

當(dāng)V_h≤0時，落在球面域內(nèi)，判斷第h類荷載為極端風(fēng)荷載；

當(dāng)V_h0時，落在球面域外，判斷第h類荷載為非極端風(fēng)荷載。

對上述技術(shù)方案的進一步設(shè)計為：所述各測點對極端風(fēng)荷載的敏感度的計算公式為：