[发明专利]基于地脚螺栓监测的风致倒塔预警方法

说明书

本发明提出一种基于地脚螺栓监测的风致倒塔预警方法，在输电铁塔每个基础的四角选取距铁塔中心最远的地脚螺栓作为监测对象，在塔脚板和地脚螺栓配套螺帽之间安装环形压电式压力传感器；根据螺帽间压力的安全阈值和采集获得的压力数值，进行倒塔预警。实现监测地脚螺栓的工作状态，从而在缓慢的锈蚀过程中能够提前预警，防止事故发生。

技术领域

本发明属于输电线路防灾减灾技术领域，尤其涉及一种基于地脚螺栓监测的风致倒塔预警方法。

背景技术

台风及龙卷风等极端气象条件容易造成输电线路倒塔事故。分析其原因，一方面是由于瞬时风速较大，铁塔在塔脚板处产生较大上拔力；而另外一方面则是由于铁塔地脚螺栓锈蚀导致固定塔脚板的螺帽滑移脱落，塔脚板在上拔力作用下从地脚螺栓中拔出造成铁塔倾倒。

输电铁塔地脚螺栓起到固定输电塔，并向基础传递输电塔上拔力的连接固定作用。为防止在长期运行中螺栓锈蚀和人为破坏，地脚螺栓在组塔施工结束后还要浇筑混凝土保护帽来保护地脚螺栓不受腐蚀。如果组塔施工时地脚螺栓与螺帽不匹配，或者在长期运行中由于外力及疲劳振动导致混凝土保护帽开裂，地脚螺栓会发生锈蚀；在疲劳振动和较大的上拔力作用下的螺帽会在锈蚀的地脚螺栓上产生滑移而导致塔脚板滑出，造成倒塔事故发生。如何避免此类事故发生的关键在于监测地脚螺栓的工作状态，从而在缓慢的锈蚀过程中提前预警，防止事故发生。

发明内容

为了避免倒塔事故的发生，本发明一种基于地脚螺栓监测的风致倒塔预警方法，实现监测地脚螺栓的工作状态，从而在缓慢的锈蚀过程中能够提前预警，防止事故发生。

其具体采用以下技术方案：

一种基于地脚螺栓监测的风致倒塔预警方法，其特征在于：在输电铁塔每个基础的四角选取距铁塔中心最远的地脚螺栓作为监测对象，在塔脚板和地脚螺栓配套螺帽之间安装环形压电式压力传感器；根据螺帽间压力的安全阈值和采集获得的压力数值，进行倒塔预警。

进一步地，根据螺帽间压力的安全阈值和采集获得的压力数值，进行倒塔预警的具体方法为：

设在无风无侧向荷载下4个监测地脚螺栓的螺帽受到初始紧固力f，塔线绝缘子和金具的重力为G，在大风作用下，在4个塔脚处产生倾覆力矩M，其中2个塔脚的8根地脚螺栓分别承受向上的上拔力M/8a，a为输电铁塔根开，也就是地脚螺栓在初始紧固力f的基础上叠加了M/8a，此时压力传感器监测的挤压力为f-G/16+M/8a；另外2个塔脚受向下压力，压力传感器受力为f- G/16-M/8a；

考虑如果上拔塔脚的地脚螺栓与螺帽不匹配或因为锈蚀导致螺帽滑移，则在P₁-G/16+M/8a的上拔力作用下螺帽产生一段时间慢速的滑移，直至螺帽滑脱，使塔脚板从地脚螺栓上脱离引起铁塔倾倒；因此，设定如果上拔侧的压力传感器的压力增量与下压侧传感器减少的力值不相等的程度超过一个阈值，或，在无风工况下上拔侧压力传感器监测到的压力相对初始无风下的压力f-G/16减少超过另一个阈值，说明螺帽已经产生滑移，则生成倒塔预警。

进一步地，所述环形压电式压力传感器与数据采集装置通过数据线连接；所述数据采集装置通过无线模块连接远端的上位机。

进一步地，所述数据采集装置安装在输电铁塔塔身第一横隔上；所述数据线穿过防护铝管后，布设在输电铁塔主材和水平材的角钢内侧。

进一步地，所述供电模块包括太阳能电池板。