[发明专利]一种取消地线后输电线路铁塔的设计方法

权利要求书

1.一种取消地线后输电线路铁塔的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括以下步骤：

S1、取消输电线路铁塔的地线和铁塔上的地线支架，获取取消地线前、后的输电线路铁塔结构参数、环境气象参数，覆冰参数，输电线路导线和地线参数；

S2、计算取消地线前、后输电线路铁塔受到的导、地线自重力荷载、覆冰力荷载、风压荷载，以及铁塔结构构件抗力，建立取消地线前和取消地线后的铁塔力学性能仿真计算模型；

S3、仿真计算取消地线前、后输电线路铁塔的塔材应力σ_前、σ_后，塔头最大形变量ε_前、ε_后，基础底面压力P_前、P_后；

S4、根据铁塔结构构件荷载和抗力的概率分布函数，计算取消地线前和取消地线后铁塔的可靠性指标β_前、β_后；

S5、比较是否σ_后≤σ_前、ε_后≤ε_前、P_后≤P_前且β_后≥4.2，若结果为是，则继续步骤S6；若结果为否，则进入步骤S7；

S6、将取消地线后输电线路铁塔的尺寸折减一定比例，折减后的取消地线后输电线路铁塔即为新的取消地线后输电线路铁塔，重复步骤S2-S5；

S7、获得满足σ_后≤σ_前、ε_后≤ε_前、P_后≤P_前且β_后≥4.2的最大折减值，其对应的结构参数就是取消地线后具有用钢材量最少和铁塔基础尺寸最小的铁塔结构参数。

2.根据权利要求1所述的一种取消地线后输电线路铁塔的设计方法，其特征在于，步骤S2中所述的自重力荷载的计算公式为：

式中，γ为导、地线在覆冰有风工况下的比载，l为线路档距；

步骤S2中所述的覆冰力荷载的计算公式为：

D＝ρqg

式中，ρ为覆冰密度，q为覆冰厚度，g为重力加速度；

步骤S2中所述的风压荷载的计算公式为：

V＝0.625Cv²

式中，v为风速，C为风速阻力系数；

步骤S2中所述的铁塔结构构件抗力包括铁塔轴心受力抗力、铁塔轴心受压稳定抗力，所述铁塔轴心受力抗力的计算公式为：

R₁＝Ω_PmAf

式中，Ω_p为抗力计算模式不确定性系数；m为强度折减系数；A为铁塔钢材截面面积，f为铁塔钢材强度；

所述铁塔轴心受压稳定抗力的计算公式为：

R₂＝Ω_PΦm_NAf

式中，Ф为轴心受压构件稳定系数；m_N为铁塔钢材稳定强度折减系数。

3.根据权利要求1所述的一种取消地线后输电线路铁塔的设计方法，其特征在于，步骤S3中所述的塔材应力是指输电线路铁塔在覆冰有风工况下的铁塔主材应力最大值及对应位置；

步骤S3中所述的塔头最大形变量是指塔头横担位置在覆冰有风工况下的最大变形量；

步骤S3中所述的基础底面压力的计算公式为：

式中，F_v为作用于铁塔基础顶面的设计轴心下压力，G_f为铁塔基础的自重力，G₀为铁塔基础顶板正上方土壤的重力，S_基础为铁塔基础底板的计算面积。