[发明专利]一种地沉降工况下的杆塔应急失效预警方法

说明书

本发明公开了一种地沉降工况下的杆塔应急失效预警方法。本发明通过有限元仿真计算对地沉降工况下的杆塔薄弱点进行定位，为应变测点的选择提供指导；通过分析地基变化对测点应变变化的影响，可准确给出地沉降工况下杆塔的安全裕度；短期内通过对杆塔钢构应变实时监测，结合有限元仿真分析结果，能有效实时反映杆塔安全状况并起到失效预警作用，方便线路运维人员做出正确应急决策。此外，本发明提供了一种采用基于基片和夹具的非接触式杆塔应变实时监测方法和流程，可克服应变片直接粘贴在杆塔上带来的安装维护困难、传感器易受潮等缺点，可广泛应用于短期内地基沉降工况下的危塔钢构应变实时监测。

技术领域

本发明涉及一种杆塔失效预警方法，尤其是涉及一种基于有限元方法和应变监测手段的地沉降工况下杆塔短期应急失效预警方法。

背景技术

输电线路既是电网系统极其关键的设施，也是电网安全可靠运行的巨大动脉。统计数据分析表明，自然灾害是造成我国输电线路倒塔的首要原因。超特高压输电线路长数百公里，不可避免会经过复杂地质、地震活跃地带，由于地壳运动的发生，地沉降等因素会引起杆塔地基发生变化，严重影响输电线路运行的安全性。调研发现在不少山区、丘陵地带，输电线路杆塔地基附近经常发现杆塔基础开裂、根开移动、钢构形变等现象，对杆塔的运行安全性造成较大的影响，现有技术无法准确给出杆塔的安全裕度，给运维人员带来了极大的不便。如何准确判断输电线路杆塔安全性，实时监测杆塔安全状况并做出正确应急决策也是目前亟须的技术。

近年来，在杆塔的失效预警方面，现有的杆塔在线监测方法有：基于倾角传感器的杆塔倾斜监测、基于卫星技术的杆塔形变监测、基于电阻式应变传感器的杆塔应变监测和基于光纤传感技术的杆塔应变监测等。前两种能够很好地代替传统的人工巡检，但其只能间接反映杆塔整体受力及负荷平衡状态的参数，无法直接获取到杆塔钢构的受力值并进行精确分析。在杆塔应变监测方面，由于杆塔钢构的特殊性，常用的电阻应变计、振弦式应变计和基于光纤传感技术的杆塔应变监测都有其局限性。电阻应变计测量精度受自然环境影响很大，且由于应变测量的关键在于应变片是否与被测物品良好接触，应变片粘贴工艺要求较高，但由于杆塔的特殊性，直接在杆塔钢构上粘贴应变片并进行处理措施难度较大，很难获得令人满意的测量数据。振弦式应变计是利用弦振频率与弦的拉力的变化关系来测量应变计所在点的应变，对同一根振弦，其拉力与振动频率的平方成正比。温度引起的振弦长度变化可以忽略，因此其测应变的稳定性较好，但是安装众多的振弦式应变计，从布线、成本和对结构性能的影响上来讲都是不现实的。基于光纤传感技术的杆塔应变监测具有质量轻、灵敏度高、耐腐蚀等优点，但光纤光栅应用于杆塔应变测量技术尚未成熟，造价较高，目前其实用性较低。目前杆塔应变实时测量尚未有较理想的测量方法，杆塔应变测量在国内较少有相关报道。同时在杆塔有限元仿真方面，很多学者在梁单元有限元模型的基础上，较为系统地研究了输电塔在覆冰荷载和风载荷作用下的破坏机制，而对地基沉降工况下的杆塔力学特性方面的研究相较缺乏。

发明内容

本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种将有限元方法和杆塔应变实时监测技术相结合的地沉降工况下杆塔应急失效预警方法，该方法可准确给出地沉降工况下杆塔的安全裕度，短期内通过对杆塔钢构应变实时监测，结合有限元仿真分析，能有效实时反映杆塔安全状况并起到失效预警作用，方便线路运维人员做出正确应急决策。

本发明还有一目的是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种采用基于基片的非接触式杆塔应变实时监测方法和流程，可克服应变片直接粘贴在杆塔上带来的安装维护困难、传感器易受潮等缺点，可广泛应用于短期内地基沉降工况下的危塔钢构应变实时监测。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种地沉降工况下的杆塔应急失效预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，有限元模型建立：根据杆塔的设计图纸、实际结构和实际地形，完成整个耐张段内杆塔、绝缘子串和导、地线整体三维有限元模型的建立；