电力系统基础变形铁塔的健康状况评估方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电力系统基础变形铁塔的健康状况评估方法，该方法不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析；该方法基于有限元分析软件ANSYS对基础变形后铁塔的承载能力进行分析；该方法可以对不均匀基础沉降情况进行分析；该方法可以对大风、覆冰荷载与基础变形进行荷载组合分析，共完成9个工况的计算分析，给出每种工况的评估结果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力系统输电铁塔的检修维护
，具体涉及一种。
技术介绍
输电线路经过地震地质变形区、地下水位下降区、煤矿采空区等环境时，输电线路铁塔基础将发生沉降、倾斜、不均匀沉降、水平滑移等破坏，进而使铁塔的根开和塔腿高差发生变化，塔体结构产生较大的附加应力，造成塔体局部破坏或整体发生倒塌，直接威胁铁塔安全及线路的稳定运行。我国《架空送电线路基础设计技术规定》和《架空送电线路运行规程》中对不同塔高的地基沉降变形值做了相关规定，而对基础不均匀沉降和发生水平滑移等情况的限值还没有明确规定。这样的情况下，铁塔是否可以继续使用，扶正的必要性有多大，对其健康状况进行评估成为一个亟待解决的问题，本专利技术的方法可以对这种情况下基础变形铁塔的健康状态给出一个准确评估。目前，对采空区基础变形铁塔的研究大都集中在铁塔变形后的基础扶正或加固技术上面，而对扶正过程中铁塔的健康状况的评估方法没有报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种，该方法不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析；该方法基于有限元分析软件ANSYS对基础变形后铁塔的承载能力进行分析；该方法可以对不均匀基础沉降进行分析；该方法可以对大风、覆冰荷载与基础变形进行荷载组合分析，共完成9个工况的计算分析，给出每种工况的评估结果。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案实现:，该方法基于有限元分析软件ANSYS，不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析；具体步骤如下:I)对不均匀沉降基础变形铁塔进行ANSYS有限元建模；2)对铁塔有限元模型进行健康状态评估，如果满足要求，给出铁塔健康状况达标结论，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行扶正；3)监测铁塔的塔脚沉降量，计算得到各塔脚的相对不均匀沉降量；4)在模型中施加常遇风，风力施加角度分别为90度、60度、45度、O度四种情况，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，进行大风工况评估，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正；5)在模型中施加大风，风力施加角度分别为90度、60度、45度、O度四种情况，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，进行覆冰工况评估，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正；6)在模型中施加覆冰荷载，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，给出铁塔健康状况达标结论，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是:该方法给出了基础变形铁塔的通用健康状态通用评估方法，不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析。该方法可以给出基础变形铁塔是否需要扶正的评估意见，可以避免采用盲目的扶正措施，也可以有效的给出扶正过程有效性的参考意见，使得扶正措施有效的实施，可以总体把握基础变形铁塔的健康动态。可以避免因为铁塔基础变形引起的塔体局部破坏或整体发生倒塌，大幅度提高了铁塔安全及线路的运行的稳定性。【附图说明】图1是本专利技术基础变形杆塔的ANSYS有限元模型图。其中图a)为铁塔的ANSYS模型图，图b)为铁塔塔脚编号图。图2是本专利技术进行不均匀沉降量健康状况评估的9种常见荷载组合工况说明框图。图3是本专利技术具体实施实例中铁塔的主材轴力杆件编号。图4是本专利技术具体实施实例中铁塔在60度、20m/s常遇风工况下风速轴力及位移云图。图中a)为风速轴力云图，b)为位移云图。图5是本专利技术具体实施实例中铁塔在60度、32m/s大风工况下风速轴力及位移云图。图中a)为风速轴力云图，b)为位移云图。图6是本专利技术不均匀基础沉降状况基础变形铁塔健康状况评估方法的流程图。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术进行详细说明。本专利技术针对2009年4月6日某高压输电线路受某煤矿采空区沉降影响，发生严重倾斜的20#塔为例，其倾斜度为9%。，必须加以扶正。重点评估该铁塔扶正过程中的健康状况。以首次扶正措施为例，首次扶正采取增加B、C、D接腿的长度，分别增加量为180mm，460mm，270mmo图1中a)图为发生严重倾斜的20#铁塔的ANSYS有限元模型，塔脚编号如图1中b)所示。铁塔主材采用BEAM4梁单元模拟，斜材及辅助材采用LINK8杆单元模拟，主材与斜材连接方式为铰接。图2为本专利技术进行不均匀沉降量健康状况评估的9种常见荷载组合工况说明框图。大风、覆冰是输电线路常遇荷载，本方法主要将大风、覆冰荷载与基础变形进行荷载组合，共完成9种工况的分析。每种工况按照3个荷载步施加:(I)施加自重、风荷载(或覆冰荷载);(2)施加基础初始水平滑移；(3)在各个塔脚施加不均匀沉降位移。图3 为 20# 铁塔主材轴力杆件编号，有 940、960、980、1000、1020、1040、1060、2410、2500总共9个编号，用两个编号的表示一段主材，如1000-1020。图4为60度、20m/s的常遇风工况下，沉降量A、B、C、D为50mm、10mm、10_、0_的20#铁塔风速轴力及位移云图，图中a)为风速轴力云图，b)为位移云图。运用ANSYS软件仿真分析有沉降轴力和应力比如下表1所示。表1:60度、20m/s常遇风工况下沉降轴力及应力比的仿真数据结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
电力系统基础变形铁塔的健康状况评估方法，其特征在于，该方法基于有限元分析软件ANSYS，不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析；具体步骤如下：1）对不均匀沉降基础变形铁塔进行ANSYS有限元建模；2）对铁塔有限元模型进行健康状态评估，如果满足要求，给出铁塔健康状况达标结论，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行扶正；3）监测铁塔的塔脚沉降量，计算得到各塔脚的相对不均匀沉降量；4）在模型中施加常遇风，风力施加角度分别为90度、60度、45度、0度四种情况，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，进行大风工况评估，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正；5）在模型中施加大风，风力施加角度分别为90度、60度、45度、0度四种情况，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，进行覆冰工况评估，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正；6）在模型中施加覆冰荷载，对基础变形扶正铁塔进行不均匀沉降健康状态分析评估，如果满足健康要求，给出铁塔健康状况达标结论，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行重新扶正。...

【技术特征摘要】
1.电力系统基础变形铁塔的健康状况评估方法，其特征在于，该方法基于有限元分析软件ANSYS，不仅可以对基础变形铁塔的健康状态进行评估，而且可以对铁塔扶正过程中的健康状态进行评估，给出扶正效果分析；具体步骤如下: 1)对不均匀沉降基础变形铁塔进行ANSYS有限元建模； 2)对铁塔有限元模型进行健康状态评估，如果满足要求，给出铁塔健康状况达标结论，如果不满足要求，采用塔腿加长法对铁塔进行扶正； 3)监测铁塔的塔脚沉降量，计算得到各塔脚的相对不均匀沉降量； 4)在模型中施加常遇风，风力施加角度分别为90度、60度、45度、O度四...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜辉，孙艳鹤，朱静，于存湛，闻爽，李洪阳，王丽飞，唐勇，赵志国，郭雷明，刘立洋，刘昕，张博，彭飞翔，姬军鹏，
申请(专利权)人：国家电网公司，辽宁省电力有限公司检修分公司，陕西博天科技实业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：