[发明专利]一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法

说明书

本发明提供了一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法。该方法包括：根据混凝土电杆的使用状态分析并确定各层土类别的弹性约束刚度；采用气弹模拟设计方法根据混凝土电杆的高度和模拟分析断面的高度，确定模拟分析中几何缩尺比和风速比的取值；采用气弹模拟设计方法确定模拟电杆的截面形状及其尺寸；采用气弹模拟设计方法根据分析结果确定模拟土弹簧的模拟参数；确定模拟电杆和模拟土弹簧的连接位置和连接方式。本发明提供的方法模拟桩土相互作用对混凝土电杆风振响应的状态，依据风洞试验模型的相似准则进行风洞试验气弹模型的设计提高台风登陆地区混凝土电杆动力荷载的计算精度，从而提高了混凝土电杆的抗风性能和抗风安全性。

技术领域

本发明涉及电杆技术领域，具体而言，涉及一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法。

背景技术

混凝土电杆大多采用直埋式基础，这种基础通过埋置在土中的部分电杆提供竖向支撑力和抗倾覆力矩。在进行抗风计算时，仅考虑风对地面以上混凝土电杆的影响。随着沿海地区台风登陆频次的增多，在电压等级和安全裕度均较低的配电线路中，由于混凝土电杆的抗风性能差，混凝土电杆遭受破坏严重，导致生产生活用电的最后一公里问题无法解决。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法，旨在解决现有混凝土电杆抗风性能差的问题。

一个方面，本发明提出了一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法，该方法包括如下步骤：混凝土电杆分析步骤，根据混凝土电杆的使用状态分析并确定各层土类别的弹性约束刚度；模拟欲准备步骤，采用气弹模拟设计方法根据所述混凝土电杆的高度和模拟分析断面的高度，确定模拟分析中几何缩尺比λ_L和风速比λ_v的取值。混凝土电杆模拟步骤，采用气弹模拟设计方法根据分析结果确定模拟电杆的截面形状及其尺寸；模拟土弹簧确定步骤，采用气弹模拟设计方法根据分析结果确定模拟土弹簧的模拟参数；模拟连接确定步骤，确定所述模拟电杆和所述模拟土弹簧的连接位置和连接方式。

进一步地，上述一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法，所述混凝土电杆分析步骤进一步包括如下子步骤：刚度分析子步骤，将所述混凝土电杆埋置于土内部分根据土类型分层并确定各层土类别的弹簧刚度；力学分析子步骤，考虑风荷载对所述混凝土电杆的影响，分别确定各层土类别对所述混凝土电杆第一侧(如图3所示的左侧)的弹簧刚度k_i1和该层土类别对所述混凝土电杆第二侧的弹簧刚度k_i2。

进一步地，上述一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法，所述第i层土类别的弹簧刚度k_i的计算公式为：k_i＝m_iD_ih_iz_i；其中，m_i是第i层土类别的比例系数；D_i是所述混凝土电杆位于第i层土类别中间层处的直径；h_i是第i层土类别的土层厚度；z_i是第i层土类别中间层与地面之间的距离。

进一步地，上述一种考虑桩土相互作用的混凝土电杆气弹模型设计方法，所述第i层土类别对所述混凝土电杆的两侧的弹簧刚度k_i1和k_i2与该层土类别的土弹簧刚度k_i之间的关系式为：k_i＝k_i1+k_i2。