[发明专利]一种输电塔线体系运行初状态确定方法

说明书

技术领域

本发明属于电力工程技术领域，涉及一种新关于输电塔线体系运行初状态确定的方法。

背景技术

输电塔线体系由刚性的输电塔和柔性的导地线组成，而且一条输电线路通常是由多基塔和多档导地线构成，是一种典型的大型混合结构。输电塔线体系运行初状态是建设完成投运前输电线路的初始状态，是输电线路全寿命周期中的一个关键力学状态，是仅在自重和初始张力作用下输电塔线体系的状态。输电线路投运后，输电塔线体系上所作用的外荷载还有风荷载、覆冰荷载、地震作用等，这些外荷载都是通过输电塔线体系的运行初状态而对输电线路产生力学效应，因此，要对输电塔线体系进行抗风、抗震和抗冰等高级力学分析，必须先确定运行初状态下输电塔线体系的受力状况。

输电塔线体系运行初状态的确定，是通过输电塔和导地线的设计图纸以及导地线的张力，求解在自重和初张力作用下输电塔的受力状态和导地线的内力、弧垂和原长。输电塔线体系运行初状态确定的难点在于，要在导地线的原线形未知的情况下根据导地线的初张力反推受力状态下导地线的状态及其原长。目前，对于输电塔线体系运行初状态的确定，还未形成有效的分析方法，为了确定运行初状态下输电塔的内力和变形以及导地线的内力、弧垂和原长，为输电塔线体系的高级力学分析和线路运行维护提供参考数据，发明新的输电塔线体系运行初状态确定的方法意义重大。

发明内容

本发明的目的是提供一种输电塔线体系运行初状态确定的方法，要解决在导地线原线形未知的情况下，如何通过导地线的初始张力求解输电塔线体系运行初状态的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种输电塔线体系运行初状态确定的方法，步骤如下：

步骤一：模型建立。根据输电塔和导地线的设计资料，建立输电塔－导地线的一体化有限元模型。

步骤二：初次求解输电塔线体系的受力状态。对输电塔线体系在仅考虑自重作用下的受力状态进行分析，设共有k段导地线，提取各档导地线的张力                                                （）。

步骤三：修正导地线的原始长度。以给定的各档导地线在运行初状态下的张力为求解目标，则本次求解后各档导地线张力与目标张力之间的偏差量为，为了能使导地线的张力趋近于目标张力，在此对导地线的原始长度进行修正，各档导地线原长的修正值为，其中为各档导地线在模型中的原长，为材料弹性模量。

步骤四：再次求解输电塔线的受力状态。对修正以后的输电塔线体系的模型进行力学分析，再次获得各档导地线的内力，得到各档导地线内力的偏差量为，总体误差为。

步骤五：检查导地线张力误差。若时，则求解结束，其中是一个正的小数，为收敛精度；若>时，则重复上述步骤三和四，直到误差，则求解结束。此时输电塔线体系各档导地线的内力与目标值近似相等，即获得了输电塔线体系的运行初状态。

步骤六：输出输电塔线体系的力学参数。输出输电塔线体系运行初状态下输电塔的内力和变形以及导地线的内力、弧垂和原长。

上述步骤三中导地线迭代求解的目标张力是根据设计资料和实际工程中输电线路建设完成后其导地线的张力所确定。

上述步骤三对导地线原始长度进行修正的原则为，当各档导地线的内力大于目标值时增加其原长以减小其内力，相反当其内力小于目标值时缩短其原长以增大其内力，不对输电塔构件的模型进行修正。

上述步骤三对导地线原始长度进行修正的方法为，对导地线原长的修正通过对要修正的导地线施加只产生变形而不产生内力的温度荷载来实现，即给各档导地线施加的温度荷载修正值为，其中为导地线的截面面积，为导地线的热膨胀系数。

 与现有方法相比本发明具有以下创新点和优点：

本发明具有建立输电塔－导地线一体化分析模型的功能，能够在导地线原线形未知的情况下利用输电塔线体系的有限元模型，把导地线的初始张力作为求解目标，通过求解输电塔线体系的力学状态，找出状态偏差量，以此对分析模型进行修正，再反复迭代求解直到导地线张力的误差满足收敛精度的要求，最终获得输电塔线体系的运行初状态。能够给出运行初状态下输电塔的内力和变形，以及导地线的内力、弧垂和原长，可供实际工程中输电线路的运行和维护参考。求解方法独特，计算精度高，可广泛应用于各种输电塔线体运行初状态的确定。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是输电塔线体系运行初状态确定的流程图。

具体实施方式