[发明专利]一种用于循环判断输电塔杆件动力稳定性状态的方法

说明书

本发明公开了一种用于循环判断输电塔杆件动力稳定性状态的方法，包括：在分别建立输电塔和导线地线数值模型后，定义连接条件与边界约束形成输电线路数值模型，然后通过编程脚本自动提取有数值模型中的关键变量样本值，形成特征参数数据库、受力状态数据库等作为基础数据，形成动力失稳区数据库、激发系数数据库等作为判据数据，循环判断各关键杆件的动力稳定状态，输出杆件状态集合S和输电塔动力稳定状态state；本发明普适性强，对于不同塔型不同档距的输电线路均能进行模拟；能建立关键杆件的动力失稳区并判断杆件的动力稳定性，与静力稳定状态判断方法相比更贴合工程实际。

技术领域

本发明涉及输电线路抗风技术领域，尤其涉及一种用于循环判断输电塔杆件动力稳定性状态的方法。

背景技术

电网的安全运行为居民正常生活和各行业的正常运转提供着重要支撑。若输电线路发生破坏，长耗时的恢复重建工作往往造成局部地区长时间断电，造成巨大的经济损失。因此关于输电线路安全的分析研究至关重要。

在输电线路风振研究过程中，国内外研究人员开展了大量塔线体系风洞试验，分析不同工况下的输电线路风致响应特征。但是此方法经济成本高、技术难点多，仅适合作为辅助手段。目前的输电线路抗风研究仍以数值模拟为主。输电塔具有杆件数量多，受力状态复杂等特点。在输电塔风致倒塌破坏事故中，杆件失效破坏往往是由失稳造成的。因此，探究合理的确定杆件动力稳定状态的方法对输电线路正常运行的可靠度分析和有着至关重要的影响。目前针对输电线路的研究对多采用非线性静力推覆分析方法对既有输电塔在风荷载作用下的承载力、破坏特征和倒塌机制等进行研究，或是采用增量动力分析和显示时间积分方法，对输电塔数值模型进行倒塌分析。在杆件稳定性判断方面，现有的常用技术往往依据弹性稳定理论，考虑屈曲时构件的相关性，从静力稳定性角度计算其稳定状态。而在输电塔风致破坏的研究中，仅考虑风荷载对塔架的静力作用不能满足日益提升的工程要求。

发明内容

为了解决上述背景技术所存在的至少一技术问题，本发明提供一种用于循环判断输电塔杆件动力稳定性状态的方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于循环判断输电塔杆件动力稳定性状态的方法，所述方法包括：

根据实际输电线路的输电塔施工图，确定关键节点的空间坐标，并逐根杆件确定其数值模型的空间构型，以构建输电塔数值模型的空间构型，再将杆件的参数赋值到输电塔数值模型的空间构型上；

根据实际输电线路的档距与弧垂，确定导线地线数值模型的无内力状态下的空间坐标，建立导线地线无内力状态空间构型，再将导线地线参数赋值到导线地线数值模型的无内力状态空间构型上；

根据实际输电线路的塔线连接方式，定义输电塔数值模型和导线地线数值模型的无内力状态空间构型间的连接件；根据实际线路的边界条件，约束输电塔数值模型的塔腿与地面接触点的所有自由度，约束导线地线数值模型的无内力状态空间构型在未布置输电塔数值模型一端的相应自由度，形成整体输电线路数值模型并确定关键杆件的数量N；

建立特征参数数据库和受力状态数据库；

建立动力失稳区数据库，动力失稳区数据是由步骤四和步骤五数据库中的变量计算得到的；

建立建立激发系数数据库，包括各关键杆件的最小激发系数和实际激发系数，结合关键杆件动力失稳区数据库，循环判断各关键杆件的动力稳定状态，输出杆件状态集合S和输电塔动力稳定状态state。

进一步地，所述杆件的参数包括材料特性，包括密度、弹性模量、屈服强度；所述导线地线参数包括材料特性，包括密度、弹性模量、线膨胀系数。

进一步地，采用抛物线法或悬链线法确定导线地线数值模型的无内力状态下的空间坐标。

进一步地，所述特征参数数据库包括截面尺寸、实际长度、长细比、稳定承载力变量。