【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于杆塔，具体涉及基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法。
技术介绍
1、传统输电线路施工过程中，杆塔组立一般采用抱杆组立或吊车组立方式，杆塔在组立过程中，无法对各处拉线、抱杆本体受力情况进行实施监测和分析，只能通过受力计算进行前端管控，缺乏有效的现场监管手段，而且对于整立杆塔抱杆参数优化方面的研究很少；另外在整立杆塔的施工过程中，抱杆的参数(如抱杆有效高度、初始角等)是变化的，这样就使得抱杆的失效角对于不同的吊点及吊点位置发生变化，而失效角的大小又直接关系到杆塔起用过程中各绳具受力的变化，有时甚至引起过大的作用力，而导致设备的损伤及经济损失及安全故事；因此，提供一种实现有效的全局管控、有效确定最优吊点、对失效角定性分析的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种实现有效的全局管控、有效确定最优吊点、对失效角定性分析的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法。
2、本专利技术的目的是这样实现的：基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，所述的方法包括以下步骤：
3、步骤1：采用基于图解法进行受力分析：采用图解法，对内悬浮外拉线抱杆组塔方法进行受力分析，找出封闭多边形受力关系及各部受力间的相互影响；
4、步骤2：建立杆塔整体起吊抱杆失效时绳系约束方程和角度约束方程，给出两者之间的离散化的数学模型，对模型的求解并实现可视化操作，求
5、步骤3：采用单纯形法对抱杆参数，对单点吊整立杆塔的吊点位置、抱杆的长度、倾角和固定钢绳绳角进行合理的优化，从而实现最优组合。
6、所述的步骤1中的采用基于图解法进行受力分析具体包括以下步骤：
7、步骤1.1：内悬浮外拉线抱杆组塔施工布置及参数假定：①抱杆拉线合力与地面水平夹角为60°；②控制绳与地面水平夹角为45°；
8、步骤1.2：图解法；
9、步骤1.3：吊装受力分析。
10、所述的步骤1.2中的图解法具体包括以下步骤：
11、步骤1.21：确定抱杆根部坐点及抱杆倾斜角：根据铁塔结构尺寸，确定抱杆ob的倾斜角度δ及抱杆根部坐点b的位置；
12、步骤1.22：确定吊装质量比例：吊件按质量折算为相应长度，在图上画出吊件质量的长度oa，即为吊重；
13、步骤1.23：确定吊绳受力方向：依据铁塔吊装段的根开尺寸，确定吊件与塔身安装点间距离l，以o点画线通过k点，则吊绳od与吊件oa间夹角为吊绳偏角β；
14、步骤1.24：控制绳方向的画法：以a点沿45°方向画线，交吊绳od于c点，则ac为控制绳受力，oc为吊绳受力；
15、步骤1.25：确定磨绳受力及方向：根据吊绳受力的大小，依据起吊滑车组的型式计算出磨绳受力ce，以c点沿垂直方向或沿磨绳走向画出磨绳力ce；
16、步骤1.26：抱杆拉线合力方向的画法：以e点沿60°方向画斜线与抱杆相交点f，则ef为抱杆拉线合力，of为抱杆所受的轴向压力；
17、步骤1.27：承托绳受力：抱杆所受轴向压力和工具重力之和对承托绳的作用力称为总压力，按比例将总压力折算为相应长度，在铁塔正面图中的抱杆上画出对承托绳作用力点h，以h点画平行线nb，交bm延长线于p点，则pb为一侧承托绳合力；再在铁塔侧面图中的抱杆上画出另一侧承托绳合力bg，等于pb长度，以g点画平行线kb，交bs延长线于j点，则jb线为单根承托绳受力；
18、步骤1.28：各部受力是一个封闭多边形，of为抱杆所受轴向压力、oa为吊件重力、oc为吊绳受力、ac为控制绳受力、ce为磨绳受力、ef为抱杆拉线合力；每部位所受的力对其他部位都有一定影响，吊装过程受力是一个动态变化量，吊件就位工况下其受力最大，应以此工况下各部分受力来选择工具。
19、所述的步骤1.3中的吊装受力分析具体为：分析静态工况下的受力，即在吊装质量、抱杆高度一定时，分析比较不同工况下的受力状态，具体包括以下步骤：
20、步骤1.31：β对吊装受力的影响：β不同时，β越大，各部分受力越大，即β1＞β2，则oc1＞oc2；
21、步骤1.32：δ对吊装受力的影响：δ不同时，δ越大，β越小，吊绳受力就越小，控制绳受力也越小，即δ1＞δ2，则o1c1＞o2c2、a2c2＜a1c1；
22、步骤1.33：抱杆提升高度对吊装受力的影响：抱杆露出的安装段高度不同时，对各部分受力的影响也不同，在抱杆倾斜角一定时，抱杆露出安装段越高，β越小，吊绳受力也越小；反之抱杆露出安装段越短，β越大，吊绳受力也越大；
23、步骤1.34：控制绳受力对吊装受力的影响：控制绳的作用是控制吊件与塔身间的距离，l值越大，控制绳受力越大，则β越大，吊绳受力就越大；当抱杆倾斜至控制绳受力为0时，吊装受力最小，因此，抱杆倾斜要满足施工设计要求；
24、步骤1.35：抱杆拉线对地夹角对抱杆受力的影响：抱杆拉线沿基础或铁塔对角线方向延伸，抱杆升至最高工况下，抱杆拉线与地面的水平夹角不同，对抱杆压力有较大变化，当抱杆拉线对地水平夹角为45°工况时，其抱杆压力为of1，抱杆拉线合力为ef1；抱杆拉线对地水平夹角为60°工况时，其抱杆压力为of2，抱杆拉线合力为ef2；因此，of2＞of1，ef2＞ef1，即抱杆拉线对地水平夹角越大，抱杆压力也越大，抱杆拉线张力也越大。
25、所述的步骤2具体包括以下步骤：
26、步骤2.1：基本原理分析：抱杆失效时，抱杆所受轴向压力n为零或式中，γ为杆塔起吊角；β为牵绳与地面的夹角；为合力作用线与杆塔的夹角；由于抱杆受力是随着γ的变化而变化，因此采用以作为失效判据，考虑到实际施工中，大多是两点起吊为主，因此仅以倒落式人字抱杆两点起吊求解抱杆失效角，对于两点起吊方式来说，在起吊过程中，起吊钢绳的长度是不会改变，而且固定钢绳所在的直线，应平分两起吊钢绳所在的直线，在抱杆失效时，起吊钢绳的长度应等于原长，牵引绳与固定钢绳应在一条直线上，故可得抱杆失效的判据：抱杆没有失效；抱杆临界失效；抱杆已经失效；
27、步骤2.2：建立抱杆失效约束方程的离散化数学模型；
28、步骤2.3：求解及实现可视化操作：建立杆塔整体起吊抱杆失效时绳系约束方程和角度约束方程，给出两者之间的离散化的数学模型，采用vc++编程实现对模型的求解并实现可视化操作。
29、所述的步骤2.2中的建立抱杆失效约束方程的离散化数学模型具体包括以下步骤：
30、步骤2.21：绳系约束方程：吊点分别为c2和c1，抱杆顶点为p，牵引绳的固定地锚点为s，为此，抱杆定点的坐为：xp＝α+h cosα，yp＝h sinα，则初始起吊绳长为：建立动直角坐标系，连接抱杆定点和坐标原点，则：当op与x轴的夹角时，则op与本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1中的采用基于图解法进行受力分析具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1.2中的图解法具体包括以下步骤：
4.如权利要求2所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1.3中的吊装受力分析具体为：分析静态工况下的受力，即在吊装质量、抱杆高度一定时，分析比较不同工况下的受力状态，具体包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤2具体包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤2.2中的建立抱杆失效约束方程的离散化数学模型具体包括以下步骤：
7.如权利要求1所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化
8.如权利要求7所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤3.1中的利用单纯形法优化整立杆塔抱杆参数具体为：整立杆塔抱杆参数优选问题是属于求解具有约束的多元函数极小值点的问题，具体包括以下步骤：
9.如权利要求7所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤3.2中的吊点优化及求解方法具体包括以下步骤：
10.如权利要求9所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤3.22中的以固定钢绳受力为目标函数的推导具体为：对于整立杆塔抱杆参数的优化，以杆塔水平状态下固定钢绳受力的表达式式作为抱杆参优化的目标函数，进一步推导如下：由于整理得抱杆参数优化的目标函数：并且目标函数的约束条件为：其中，L为杆塔长度。
...【技术特征摘要】
1.基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1中的采用基于图解法进行受力分析具体包括以下步骤：
3.如权利要求2所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1.2中的图解法具体包括以下步骤：
4.如权利要求2所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤1.3中的吊装受力分析具体为：分析静态工况下的受力，即在吊装质量、抱杆高度一定时，分析比较不同工况下的受力状态，具体包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤2具体包括以下步骤：
6.如权利要求5所述的基于抱杆与吊车的杆塔整体组立受力分析及优化方法，其特征在于：所述的步骤2.2中的建立抱杆失效约束方程的离散化数学模型具体包...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘新斌，龚明，饶华，江煦瑞，吴兆刚，邱堂胤，潘永强，罗晓强，邓磊，董明，吴昊天，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司荆州供电公司，
类型：发明
国别省市：
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