本发明专利技术提供一种特高压钢管塔内力计算方法及装置。所述方法包括：将钢管塔的主材采用梁单元模型来计算内力；将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型来计算内力。由于杆单元为杆件两端铰接的单元类型，单元两个杆端节点均只可产生三个方向的线位移，只能承受轴向力而不能承受弯矩；梁单元为杆件两端刚接的单元类型，单元两个杆端节点均可产生三个方向的线位移和三个方向的转动位移，能够承受轴向力和弯矩。这样计算出来的钢管塔受力更接近真实钢管塔的受力情况，比现有技术中完全将钢管塔按照杆单元来计算其受力更加准确。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及特高压输电设备
，特别涉及一种特高压钢管塔内力计 算方法及装置。
技术介绍
为了减少输电损耗，提高输电质量，我国目前建设了首条特高压输电线路。特高压交流输电，是指1000kV及以上电压等级的交流输电工程及相关技 术。特高压输电技术具有远距离、大容量、低损耗和经济性等特点。虽然特高 压输电技术具有以上优点，但是由于特高压的电压等级很高，对输电线路铁塔 都有很高的要求。由于钢管的截面特性优良、构件体形系数小、外形美观，并且钢管塔能显 著降低塔重，因此钢管塔在我国特高压输电线路的建设中被广泛采用。特高压 钢管塔作为特高压输电线路的重要组成部分， 一旦发生事故，对电网将造成灾 难性的冲击。特高压电网的安全稳定运^关系着我国能源结构的安全，这对特 高压钢管塔的可靠性提出了更高的要求。目前关于钢管塔的内力计算均采用整体空间桁架法进行^^莫型简化计算。整 体空间桁架法分析钢管塔的内力时，假定所有杆架均为两端铰接只受轴向力作 用的杆单元。SZT2钢管试验塔是国内第一基1000kV特高压双回路输电线路真型试验 塔，目前还没有成熟的杆塔设计技术规程，试验钢管塔设计主要参照《1000kV 交流架空输电线路设计暂行技术规定》(Q/GDW 178-2008)及《架空送电线 路杆塔结构设计技术规定》(DL/T 5154 - 2002 )中的有关条文进行设计，整 塔采用整体空间桁架法进行内力分析计算。试验结果表明塔身主材试验分析所 得的实测内力均比理论计算内力偏大，并且受压腿部和塔身主材端部出现了明 显的局部屈曲现象。因此，目前这种利用整体空间街架法计算钢管塔的内力与实际内力不一 致，计算不准确。
技术实现思路
6本专利技术要解决的技术问题是提供一种特高压钢管塔内力计算方法及装置， 能够准确计算钢管塔的内力。本专利技术实施例提供一种特高压钢管塔内力计算方法，包括 将钢管塔的主材釆用梁单元模型来计算内力； 将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型来计算内力。 优选地，所述钢管塔的主材包括上导线横担上平面主材、上导线横担下平面主材、中导线横担上平面主材、 中导线横担下平面主材、下导线横担上平面主材、下导线横担下平面主材、地 线支架上平面主材、地线支架下平面主材和塔身主材。优选地，还包括将大风工况作为塔身主材控制工况。优选地，所述将钢管塔的主材采用梁单元模型计算内力，具体为分别计算梁单元的强度应力和稳定应力；选取所述梁单元的强度应力和稳定应力中的较大值作为梁单元的受力。 优选地，所述将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型计算内力，具 体为分别计算杆单元的强度应力和稳定应力；选取所述杆单元的强度应力和稳定应力中的较大值作为杆单元的受力。 优选地，所述梁单元的强度应力的计算具体为4 一 ^『—^『z其中/y、 ^为与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于圓管截面^、 h取值均为1.15; Mv、 M-分别为同一截面处绕y轴和绕z轴的弯矩；环；和 P^分别为对y轴和对z轴的净截面模量；N为杆件轴力，An为杆件净截面积；公式中的加号和减号选择具体为轴力与弯矩产生同向应力时取加号，反向应力时取减号；所述梁单元的稳定应力的计算具体为_， W ,其中<formula>formula see original document page 8</formula>p为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；m为所计算主材段范围内的最大弯矩；^为在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；凡为等效弯矩系数<formula>formula see original document page 8</formula>m,和M2为端弯矩，使构件产生同向曲率时取同号，使构件产生反向曲率时取异号，|m，|^m2|; N为^H牛轴力，A为^H牛毛截面积。 优选地，所述杆单元的强度应力的计算具体为<formula>formula see original document page 8</formula>N为杆件轴力，An为杆件的净截面积； 所述杆单元的稳定应力的计算具体为<formula>formula see original document page 8</formula>^为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；N为杆件轴力，A为杆件 的毛截面积、。本专利技术实施例还提供一种特高压钢管塔内力计算装置，包括梁单元内力 计算单元和杆单元内力计算单元；所述梁单元内力计算单元，用于将钢管塔的主材采用梁单元模型来计算内力；所述杆单元内力计算单元，用于将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元 模型来计算内力。优选地，所述梁单元内力计算单元包括梁单元强度应力计算模块、梁单元 稳定应力计算模块和梁单元内力比较模块；所述梁单元强度应力计算模块，用于通过以下公式计算梁单元的强度应力4 Wv尺'l其中A为与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于圆管截面/, A取值均为1.15; M, M:分别为同一截面处绕y轴和绕z轴的弯矩；Pf^.和 『^分别为对y轴和对z轴的净截面才莫量；N为杆件轴力，An为杆件净截面积；公式中的加号和减号选择具体为轴力与弯矩产生同向应力时取加号，反 向应力时取减号；所述梁单元稳定应力计算模块，用于通过以下公式计算梁单元的稳定应力^丄+其中A^=;r2￡^/(1.U2);P为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；M为所计算主材段范围内的最大弯矩；巧为在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面模量；/ 为等效弯矩系数，A = 0.65 +0.35M,和A为端弯矩，使构件产生同向曲率时取同号，使构件产生反向曲率时取异号，IM,I^M; N为杆件轴力，A为杆件毛截面积；所述梁单元内力比较单元，用于比较所述梁单元强度应力计算模块和梁单 元稳定应力计算模块计算的力的大小，将较大值作为梁单元的内力。优选地，所述杆单元内力计算单元包括杆单元强度应力计算模块、杆单元 稳定应力计算模块和杆单元内力比较模块；所述杆单元强度应力计算模块，用于通过以下公式计算杆单元的强度应力o3 =——9N为杆件轴力，An为杆件净截面积；所述杆单元稳定应力计算模块，用于通过以下公式计算杆单元的温度受力cr4 =——p为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；N为杆件轴力，A为杆件 毛截面积；所述杆单元内力比较单元，用于比较所述杆单元强度应力计算模块和杆单元稳定应力模块计算的力的大小，将较大的力作为杆单元的内力。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术提供的特高压钢管塔内力计算方法和装置，将钢管塔的主材建立为 梁单元计算其受力情况，将除了主材以外的部分建立杆单元计算其受力情况。由于杆单元为杆件两端4交接的单元类型，单元两个杆端节点均只可产生三个方 向的线位移，只能承受轴向力而不能承受弯矩；梁单元为杆件两端刚接的单元 类型，单元两个杆端节点均可产生三个方向的线位移和三个方向的转动位移， 能够承受轴向力和弯矩。这样计算出来的钢管塔受力更接近真实钢管塔的受力 情况，比现有技术中完全将钢管塔按照杆单元来计算其受力更加准确。 附图说明图1是本专利技术特高压钢管塔内力计算方法第一实施例流程图； 图2是本专利技术特高本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，包括： 将钢管塔的主材采用梁单元模型来计算内力； 将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型来计算内力。
【技术特征摘要】
1、一种特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，包括将钢管塔的主材采用梁单元模型来计算内力；将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型来计算内力。2、 根据权利要求1所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，所 述钢管塔的主材包括上导线横担上平面主材、上导线横担下平面主材、中导线横担上平面主材、 中导线横担下平面主材、下导线横担上平面主材、下导线横担下平面主材、地 线支架上平面主材、地线支架下平面主材和i^身主材。3、 根据权利要求1所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，还 包括将大风工况作为塔身主材控制工况。4、 根据权利要求1所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，所 述将钢管塔的主材采用梁单元模型计算内力，具体为分别计算梁单元的强度应力和稳定应力；选取所述梁单元的强度应力和稳定应力中的较大值作为梁单元的受力。5、 根据权利要求1所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，所 述将钢管塔除了主材以外的部分采用杆单元模型计算内力，具体为分别计算杆单元的强度应力和稳定应力；选取所述杆单元的强度应力和稳定应力中的较大值作为杆单元的受力。6、 根据权利要求4所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，所 述梁单元的强度应力的计算具体为其中yy、 ；^为与截面模量相应的截面塑性发展系数，对于圆管截面;^、 ^取值均为1.15; My、 Mz分别为同一截面处绕y轴和绕z轴的弯矩；『^和 『^分别为对y轴和对z轴的净截面才莫量；N为杆件轴力，An为杆件净截面积；公式中的加号和减号选择具体为轴力与弯矩产生同向应力时取加号，反 向应力时取减号；所述梁单元的稳定应力的计算具体为其中<formula>formula see original document page 3</formula>p为弯矩作用平面内的轴心受压构件稳定系数；M为所计算主材段范围内的最大弯矩；^为在弯矩作用平面内对较大受压纤维的毛截面^^莫量；/ 为等效弯矩系数，0.65 + 0.35M,和i^为端弯矩，使构件产生同<formula>formula see original document page 3</formula>向曲率时取同号，使构件产生反向曲率时取异号，iMj^il^l; N为杆件轴力，A为杆件毛截面积。7、 根据权利要求5所述的特高压钢管塔内力计算方法，其特征在于，所 述杆单元的强度应力的计算具体为<formula>formula see original document page 3</formula>N为杆件轴力，An为杆件的净截面积； 所述杆单元的稳定应力的计算具体为<...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘振亚，孙昕，杨靖波，韩军科，李茂华，李峰，杨风利，
申请(专利权)人：中国电力科学研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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