一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及一種評估方法，更具體涉及一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔 承載力評估方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 由于地域特點(diǎn)和走廊條件的限制，輸電線路往往要經(jīng)過煤礦采動(dòng)區(qū)地段，中國已 有1000 kV及以下電壓等級的輸電線路經(jīng)過煤礦采動(dòng)區(qū)地段。受煤礦采動(dòng)區(qū)地表沉陷的影 響，輸電線路鐵塔基礎(chǔ)將發(fā)生不均勻沉降、傾斜和水平滑移等破壞，進(jìn)而使鐵塔的根開和塔 腿高差發(fā)生變化，塔體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的附加應(yīng)力，造成塔體局部破壞或整體發(fā)生倒塌，直接 威脅輸電鐵塔安全及線路的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0003] 目前的輸電線路鐵塔設(shè)計(jì)規(guī)范中，還未將基礎(chǔ)變形作為一種荷載工況進(jìn)行考慮， 無法進(jìn)行采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加固改造方案制定。應(yīng)當(dāng)采用理論分析和有限元模擬 相結(jié)合的方法，考慮基礎(chǔ)變形過程中輸電鐵塔結(jié)構(gòu)大變形的影響，提出具有較強(qiáng)適用性的 采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔結(jié)構(gòu)承載力評估方法。

【發(fā)明內(nèi)容】
：
[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估方法， 該方法可依據(jù)輸電鐵塔基礎(chǔ)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔不均勻沉降、傾斜和水平 滑移等多種基礎(chǔ)變形類型的模擬，考慮基礎(chǔ)變形過程中鐵塔大變形影響，具有更好的適用 性和更高的精度。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸 電鐵塔承載力評估方法，所述方法包括以下步驟：
[0006] (1)建立輸電鐵塔有限元模型；
[0007] (2)確定不同類型基礎(chǔ)變形的約束條件；
[0008] (3)處理所述基礎(chǔ)變形的監(jiān)測數(shù)據(jù)；
[0009] (4 )進(jìn)行輸電鐵塔結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析；
[0010] (5)對基礎(chǔ)變形輸電鐵塔承載力評估。
[0011] 本發(fā)明提供的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估方法，所述步 驟（1)中的輸電鐵塔有限元模型通過輸電鐵塔司令圖標(biāo)注的尺寸生成節(jié)點(diǎn)空間坐標(biāo)并通過 梁單元和桿單元建立輸電鐵塔有限元模型。
[0012] 本發(fā)明提供的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估方法，所述輸 電鐵塔的塔身主材和橫擔(dān)主材采用梁單元，所述輸電鐵塔的塔身斜材和橫擔(dān)斜材采用桿單 元；所述主材與斜材連接方式為鉸接。
[0013] 本發(fā)明提供的另一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，所述步驟（2)中的基礎(chǔ)變形包括沉降、傾斜和水平滑移；通過對輸電鐵塔塔腳處的約 束模擬基礎(chǔ)變形。
[0014] 本發(fā)明提供的再一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，當(dāng)所述輸電鐵塔塔腳發(fā)生沉降時(shí)，沉降處釋放鐵塔垂直方向平動(dòng)自由度，非沉降處固 結(jié)；當(dāng)所述輸電鐵塔塔腳發(fā)生水平滑移時(shí)，沉降處釋放鐵塔橫線路方向平動(dòng)自由度，非沉降 處固結(jié)；當(dāng)所述輸電鐵塔塔腳發(fā)生傾斜時(shí)，沉降處釋放鐵塔垂直方向平動(dòng)自由度和繞鐵塔 順線路方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，非沉降處釋放繞鐵塔順線路方向的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。
[0015] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，當(dāng)每個(gè)所述輸電鐵塔塔腳下方設(shè)置的基礎(chǔ)未發(fā)生變形時(shí)，約束輸電鐵塔塔腳節(jié)點(diǎn)的 所有自由度；當(dāng)所述基礎(chǔ)發(fā)生水平滑移時(shí)，所述輸電鐵塔一側(cè)的塔腳固定，其另外一側(cè)塔腳 水平移動(dòng)；當(dāng)所述基礎(chǔ)發(fā)生不均勻沉降時(shí)，所述輸電鐵塔的其中一個(gè)不發(fā)生沉降，其他三個(gè) 塔腳沉降量按相對沉降量確定；當(dāng)設(shè)置在所有所述基礎(chǔ)下方的大板基礎(chǔ)發(fā)生傾斜時(shí)，所述 輸電鐵塔的一側(cè)塔腳固定，其另一側(cè)塔腳均勻沉降。
[0016] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，所述步驟（3)采用經(jīng)緯儀或全站儀對采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔塔腳絕對標(biāo)高進(jìn)行監(jiān)測，以沉降 量最小的某一塔腳標(biāo)高為基準(zhǔn)，計(jì)算得到各塔腳的相對沉降量，按照時(shí)間順序?qū)Ω鱾€(gè)塔腳 相對沉降量進(jìn)行編號，生成橫坐標(biāo)為數(shù)據(jù)編號i和縱坐標(biāo)為相對沉降量△ z的數(shù)據(jù)系列，其 中 i=l, 2, 3,…，η。
[0017] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，所述步驟（4)中當(dāng)基礎(chǔ)發(fā)生傾斜變形時(shí)，需要考慮結(jié)構(gòu)大變形的影響；當(dāng)基礎(chǔ)發(fā)生沉 降、水平滑移變形時(shí)，其結(jié)構(gòu)大變形對輸電鐵塔承載力影響忽略不計(jì)。
[0018] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，在常遇荷載和基礎(chǔ)變形共同作用下，進(jìn)行輸電鐵塔受力分析，得到與基礎(chǔ)變形監(jiān)測過 程對應(yīng)的輸電鐵塔桿件內(nèi)力時(shí)程曲線。
[0019] 本發(fā)明提供的又一優(yōu)選的一種基于監(jiān)測基礎(chǔ)變形的采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔承載力評估 方法，所述步驟（5)通過確定桿件應(yīng)力比，進(jìn)行輸電鐵塔桿件承載力評估，判斷輸電鐵塔的 健康狀態(tài)；其評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)桿件應(yīng)力比小于1時(shí)，桿件實(shí)際內(nèi)力低于設(shè)計(jì)承載力，即桿件 處于安全狀態(tài)；當(dāng)桿件應(yīng)力比等于1時(shí)，桿件實(shí)際內(nèi)力剛好達(dá)到設(shè)計(jì)承載力，即桿件處于臨 界狀態(tài)；當(dāng)桿件應(yīng)力比大于1時(shí)，桿件實(shí)際內(nèi)力超過設(shè)計(jì)承載力，即桿件進(jìn)入失效狀態(tài)。
[0020] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果
[0021] 1、本發(fā)明的方法依據(jù)輸電鐵塔基礎(chǔ)變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，考慮基礎(chǔ)變形過程中輸電鐵塔 結(jié)構(gòu)大變形的影響，與傳統(tǒng)的輸電鐵塔承載力評估方法相比，具有更好的適用性；
[0022] 2、本發(fā)明的方法為采動(dòng)區(qū)基礎(chǔ)變形鐵塔加固改造提供技術(shù)依據(jù)；
[0023] 3、本發(fā)明的方法將基礎(chǔ)變形作為一種荷載工況進(jìn)行考慮，為精確的評估輸電鐵塔 承載力奠定了良好的基礎(chǔ)；
[0024] 4、本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了采動(dòng)區(qū)輸電鐵塔不均勻沉降、傾斜和水平滑移等多種基礎(chǔ) 變形類型的模擬，與傳統(tǒng)的輸電鐵塔承載力評估方法相比，具有更高的精度。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明方法的流程圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明的輸電鐵塔有限元模型示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明的大板基礎(chǔ)輸電鐵塔傾斜不意圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明的輸電鐵塔塔腳編號示意圖；
[0029]