一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法技术

一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法

【技术实现步骤摘要】
一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法、系统及设备


[0001]本专利技术涉及输电线路防灾减灾的
，具体涉及一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法
、
系统及设备
。

技术介绍

[0002]山区中地表复杂多变的微地形，使得微地形所在区域内的风场与平原地区迥异
。
输电线路杆塔和导地线风荷载与平原地区也有很大变化
。
不仅如此，山区微地形还带来了一些微气象的变化，在微地形山区也经常发生由微气象引起的非常规风
。
这些非常规风的风速剖面与常规季风有较大差异
。
在微地形影响下，塔线风荷载与平原地区常规季风作用下的荷载量值和荷载沿高度分布发生了比较大的变化，而多数情况下这种变化对于输电线路体系的安全是较为不利的，但是目前没有适用于微地形影响的塔线风荷载计算方法对按照常规季风进行设计的塔线体系荷载进行修正
。

技术实现思路

[0003]为了解决目前没有适用于微地形影响的塔线风荷载计算方法对按照常规季风进行设计的塔线体系荷载进行修正的问题，本专利技术提出了一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法，包括：
[0004]获取输电线路杆塔处参数
、
风类型和所述杆塔处的地貌类型；
[0005]将所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型代入预先构建的杆塔塔身风荷载计算式进行计算，得到考虑微地形影响的杆塔塔身风荷载；
[0006]其中，所述杆塔塔身风荷载计算式是基于微地形和多种风类型对杆塔塔身风载荷的影响构建得到的
。
[0007]优选的，所述基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型对预先构建的杆塔塔身风荷载计算式进行计算得到考虑微地形影响的杆塔塔身风荷载，包括：
[0008]基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型计算所述杆塔塔身风荷载计算式内的各系数；
[0009]基于所述杆塔塔身风荷载计算式内的各系数计算所述杆塔塔身风荷载
。
[0010]优选的，所述杆塔塔身风荷载计算式包括下述系数：主导风向下的风速加速比
、
基于所述杆塔处的地貌类型和各种所述风类型对应的风压高度变化系数和风压高度变化系数的修正系数
、
基于所述输电线路杆塔处参数和所述各种风类型对应的风荷载调整系数和风荷载调整系数的修正系数；
[0011]其中，所述风类型包括：常规季风或非常规风
。
[0012]优选的，所述杆塔塔身风荷载计算式如下式所示：
[0013][0014]其中，
W
s
为杆塔塔身风荷载；
λ
τ
为主导风向角
τ
下的风速加速比；
W0为杆塔所在地区
基本风压；
η
μ
为风压高度变化系数的修正系数；
μ
z
为风压高度变化系数；
μ
s,a
为体型系数；
B2为覆冰荷载增大系数；
A
s
为杆塔塔身杆件的投影面积；
η
β
为风荷载调整系数的修正系数；
β
z
为风荷载调整系数
。
[0015]优选的，所述主导风向下的风速加速比的计算，包括：基于所述输电线路杆塔处参数和所述风类型结合流体动力学仿真分析得到所述主导风向下的风速加速比
。
[0016]优选的，所述主导风向下的风速加速比按下式计算：
[0017][0018]其中，
τ
为风向角；
λ
τ
为主导风向角
τ
下的风速加速比；
U
τ
,i
为塔位所在点处
im
高度处的风速；
U
inlet
为流体力学仿真分析时设定的入流速度
。
[0019]优选的，所述基于所述杆塔处的地貌类型和各种所述风类型对应的风压高度变化系数和风压高度变化系数的修正系数的计算，包括：
[0020]基于所述地貌类型和所述风类型确定风剖面系数；
[0021]基于所述地貌类型对应的梯度风高度
、
风压分段对应的形心高度和风类型的风剖面系数确定所述风类型对应的风压高度变化系数；
[0022]基于所述风类型对应的风压高度变化系数确定所述风压高度变化系数的修正系数
。
[0023]优选的，所述风压高度变化系数的修正系数的确定，包括：
[0024]当所述风类型为常规季风时，所述风压高度变化系数的修正系数为1；
[0025]当所述风类型为非常规风时，基于常规季风的风压高度变化系数和非常规风的风压高度变化系数确定所述风压高度变化系数的修正系数
。
[0026]优选的，所述风类型对应的风压高度变化系数，包括：
[0027]当所述风类型为非常规风时，所述风压高度变化系数的计算式如下：
[0028][0029]其中，
μ
z
为风压高度变化系数；
H
G
为与实际地貌类型对应的风高度；
α1为实际风类型对应的风剖面系数；
α2为实际输电线路杆塔所处位置的地貌类型对应的风剖面系数；
z
为风压分段对应的形心高度；
i
为塔位所在点处的高度；
[0030]当所述风类型为常规季风时，所述风压高度变化系数为定值
。
[0031]优选的，所述非常规风的风压高度变化系数的修正系数的计算式如下：
[0032]η
μ
＝
μ
z,
非常规
/
μ
z,
常规
；
[0033]其中：
ημ
为非常规风的风压高度变化系数的修正系数；
μ
z,
非常规
为非常规风的风压高度变化系数；
μ
z
,
常规为常规季风的风压高度变化系数
。
[0034]优选的，所述基于所述输电线路杆塔处参数和所述各种风类型对应的风荷载调整系数和风荷载调整系数的修正系数的计算，包括：
[0035]基于所述输电线路杆塔处参数确定脉动风与结构的共振响应影响系数；
[0036]基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述风类型对应的风压高度变化系数确定所述风类型对应的脉动风背景分量影响系数；
[0037]基于所述脉动风与结构的共振响应影响系数
、
所述风类型对应的脉动风背景分量影响系数
、
所述风类型对应的峰值因子和所述风类型对应的湍流强度确定所述风类型对应的风荷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑微地形影响的杆塔风荷载计算方法，其特征在于，包括：获取输电线路杆塔处参数
、
风类型和所述杆塔处的地貌类型；将所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型代入预先构建的杆塔塔身风荷载计算式进行计算，得到考虑微地形影响的杆塔塔身风荷载；其中，所述杆塔塔身风荷载计算式是基于微地形和多种风类型对杆塔塔身风载荷的影响构建得到的
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型对预先构建的杆塔塔身风荷载计算式进行计算得到考虑微地形影响的杆塔塔身风荷载，包括：基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述杆塔处的地貌类型计算所述杆塔塔身风荷载计算式内的各系数；基于所述杆塔塔身风荷载计算式内的各系数计算所述杆塔塔身风荷载
。3.
根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述杆塔塔身风荷载计算式包括下述系数：主导风向下的风速加速比
、
基于所述杆塔处的地貌类型和各种所述风类型对应的风压高度变化系数和风压高度变化系数的修正系数
、
基于所述输电线路杆塔处参数和所述各种风类型对应的风荷载调整系数和风荷载调整系数的修正系数；其中，所述风类型包括：常规季风或非常规风
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述杆塔塔身风荷载计算式如下式所示：其中，
W
s
为杆塔塔身风荷载；
λ
τ
为主导风向角
τ
下的风速加速比；
W0为杆塔所在地区基本风压；
η
μ
为风压高度变化系数的修正系数；
μ
z
为风压高度变化系数；
μ
s,a
为体型系数；
B2为覆冰荷载增大系数；
A
s
为杆塔塔身杆件的投影面积；
η
β
为风荷载调整系数的修正系数；
β
z
为风荷载调整系数
。5.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述主导风向下的风速加速比的计算，包括：基于所述输电线路杆塔处参数和所述风类型结合流体动力学仿真分析得到所述主导风向下的风速加速比
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述主导风向下的风速加速比按下式计算：其中，
τ
为风向角；
λ
τ
为主导风向角
τ
下的风速加速比；
U
τ
,i
为塔位所在点处
i m
高度处的风速；
U
inlet
为流体力学仿真分析时设定的入流速度
。7.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述基于所述杆塔处的地貌类型和各种所述风类型对应的风压高度变化系数和风压高度变化系数的修正系数的计算，包括：基于所述地貌类型和所述风类型确定风剖面系数；基于所述地貌类型对应的梯度风高度
、
风压分段对应的形心高度和风类型的风剖面系数确定所述风类型对应的风压高度变化系数；基于所述风类型对应的风压高度变化系数确定所述风压高度变化系数的修正系数
。
8.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述风压高度变化系数的修正系数的确定，包括：当所述风类型为常规季风时，所述风压高度变化系数的修正系数为1；当所述风类型为非常规风时，基于常规季风的风压高度变化系数和非常规风的风压高度变化系数确定所述风压高度变化系数的修正系数
。9.
根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述风类型对应的风压高度变化系数，包括：当所述风类型为非常规风时，所述风压高度变化系数的计算式如下：其中，
μ
z
为风压高度变化系数；
H
G
为与实际地貌类型对应的风高度；
α1为实际风类型对应的风剖面系数；
α2为实际输电线路杆塔所处位置的地貌类型对应的风剖面系数；
z
为风压分段对应的形心高度；
i
为塔位所在点处的高度；当所述风类型为常规季风时，所述风压高度变化系数为定值
。10.
根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述非常规风的风压高度变化系数的修正系数的计算式如下：
η
μ
＝
μ
z,
非常规
/
μ
z,
常规
；其中：
η
μ
为非常规风的风压高度变化系数的修正系数；
μ
z,
非常规
为非常规风的风压高度变化系数；
μ
z
,
常规为常规季风的风压高度变化系数
。11.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述输电线路杆塔处参数和所述各种风类型对应的风荷载调整系数和风荷载调整系数的修正系数的计算，包括：基于所述输电线路杆塔处参数确定脉动风与结构的共振响应影响系数；基于所述输电线路杆塔处参数
、
所述风类型和所述风类型对应的风压高度变化系数确定所述风类型对应的脉动风背景分量影响系数；基于所述脉动风与结构的共振响应影响系数
、
所述风类型对应的脉动风背景分量影响系数
、
所述风类型对应的峰值因子和所述风类型对应的湍流强度确定所述风类型对应的风荷载调整系数；基于所述风类型对应的风荷载调整系数确定所述风荷载调整系数的修正系数
。12.
根据权利要求
11
所述的方法，其特征在于，所述风荷载调整系数的修正系数的确定，包括：当...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏杰，邵帅，杨风利，黄国，李茂华，罗克伟，鄢庆锰，尹元，李扬森，林瑞宗，刘志伟，傅本钊，
申请(专利权)人：国网福建省电力有限公司国网福建省电力有限公司经济技术研究院国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：