[发明专利]输电塔结构状态评估方法

说明书

本发明提供了一种输电塔结构状态评估方法，所述的方法包括：S1：收集输电塔及该线路相关资料，对运行情况初步掌握，并筛选出明显结构问题；S2：运用ANSYS软件，建立输电塔的三维有限元计算模型及导地线有限元模型；S3：基于输电塔三维有限元模型，计算静力学参数和动力学参数；S4：根据静力学参数和动力学参数与其对应标准的差别，选取对应的处理方式。基于有限元评估输电塔结构状态，方便输电线路运维检修人员及相关科研人员评估输电塔运行状态，继而采取相应措施保证输电塔结构安全。

技术领域

本发明属于输电塔监测领域，具体涉及输电塔结构状态评估方法。

背景技术

电网输电塔是应用极广的一类高耸结构，作为重要的电力工程设施，确保主结构体系在各种荷载作用下的安全可靠运行，具有重要的经济、社会意义。然而，输电线路作为电能输送的“生命线”，倒塔断线事故却时有发生。

输电塔结构破坏事故大致可分为三类。一类是由于铁塔受外力作用，如在地震、台风、龙卷风、裹冰等静力、动力或动静联合作用下结构的失稳或超过材料的屈服极限引起的破坏。另一类事故是杆塔结构在长期服役后材料老化、螺栓松动、锈蚀等性能退化等引起固有特性产生变化，即使未超过灾害气候条件设计标准也可能造成结构局部损伤并逐渐演化为失稳或折断倒塔。再有一类就是线路途径区域复杂，如输电塔位于煤矿采空区、重工业污染区、江河湖泊湿地区域、山地易塌方区域等，周围环境发生变化会影响输电塔运行安全。

当前对输电塔运行状态的判断，一般是基于外观检查，比如定期巡检，检查螺栓松动、杆件缺失或变形、塔材腐蚀、铁塔根开变化和基础沉降情况等，再根据经验判断输电塔是否可靠运行，缺乏理论支撑。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了输电塔结构状态评估方法，基于有限元评估输电塔结构状态，方便输电线路运维检修人员及相关科研人员评估输电塔运行状态，继而采取相应措施保证输电塔结构安全。

本发明的技术方案是按以下方式实现的：

输电塔结构状态评估方法，所述的方法包括：

S1：收集输电塔及该线路相关资料，对运行情况初步掌握，并筛选出明显结构问题；

S2：运用ANSYS软件，建立输电塔的三维有限元计算模型及导地线有限元模型；

S3：基于输电塔三维有限元模型，计算静力学参数和动力学参数；

S4：根据静力学参数和动力学参数与其对应标准的差别，选取对应的处理方式。

进一步的，步骤S1中，输电塔及该线路相关资料包括：设计建造时间、历年事故事件、铁塔设计资料、加工图纸、导地线型号、档距及前后高差、基础型式、绝缘子型号、所处地质。

进一步的，步骤S1中，明显的结构问题包括：构件表面腐蚀厚度超过设计值的5％，构件形变超过设计值的1％，构件缺失、输电塔整体发生位移。

进一步的，步骤S2的具体实现过程为：运用ANSYS软件，输入输电塔塔材横截面、密度、长度、弹性模量、泊松比，建立输电塔的三维有限元计算模型，输入导地线横截面、密度、运行应力、档距、挂点坐标、弹性模量、泊松比，在输电塔上建立导地线有限元模型，从而形成塔线一体模型。

进一步的，步骤S3中，计算静力学参数的具体方法为：根据概率极限状态设计法的要求，对输电塔结构各构件的强度、刚度及局部稳定性进行计算，计算结果提取出结构位移、整体等效应力、杆件长细比、拉弯杆件计算应力、压弯杆件计算应力。

进一步的，步骤S3中，计算动力学参数的具体方法为：利用ANSYS软件对输电塔有限元模型直接进行模态计算，计算出前30阶模态参数判断是否出现局部模态的振型。

进一步的，步骤S4的具体判断过程为：