【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及安全评估手段，属于输电杆塔安全领域，尤其涉及区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法及系统。
技术介绍
1、地脚螺栓是一种用于将超特高压输电线路杆塔上部结构与基础相连接，防止上部结构出现剧烈摇晃的紧固件，起着承上启下的重要作用，一旦地脚螺栓出现问题，将会导致超特高压输电线路杆塔发生倒塌等严重事故。
2、由于杆塔所处环境的特殊性，上部结构所受力主要为侧风所引起的动力荷载，所以势必引起地脚螺栓疲劳破坏问题，减少其使用寿命，同时气候变化所带来的温度、湿度等改变，也会引起地脚螺栓的锈蚀破坏问题，在一种程度上会加速地脚螺栓的疲劳破坏。并且，地脚螺栓和基础之间的动力作用，也会使地脚螺栓产生微小的位移，导致地脚螺栓的内部应力发生变化，从而加速地脚螺栓的疲劳破坏。
3、近年来，国内外学者对地脚螺栓的疲劳破坏和相关的锈蚀破坏机理进行了细致研究，但是，这些研究中通常仅关注了地脚螺栓本身的锈蚀破坏，并没有以区域环境下地脚螺栓疲劳破坏并结合其锈蚀程度与混凝土之间的相互作用对地脚螺栓使用性能进行综合评估，进而考虑其对输电杆塔安全的影响，存在片面性与评估准确性不高的缺陷。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是克服现有技术中存在的上述缺陷与问题，提供一种较为全面且评估准确性较高的区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法及系统。
2、为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，包括：
3、s1、
4、s2、构建超特高压输电线路杆塔与地脚螺栓之间的有限元分析模型，获得地脚螺栓所受的应力幅；
5、s3、基于所处环境参数，构建不同季节时期下的模拟试验环境，对地脚螺栓进行模拟试验，获得地脚螺栓内部微裂缝的特征以及不同锈蚀状态下地脚螺栓的抗拉强度；所述地脚螺栓内部微裂缝的特征包括地脚螺栓内部微裂缝的长度、宽度与对应的延伸角度；
6、s4、将应力幅作为动力载荷，对地脚螺栓进行动力载荷循环加载试验，获得地脚螺栓混凝土相互作用函数；
7、s5、计算地脚螺栓内部微裂缝发展程度对应的疲劳寿命；所述计算式如下：
8、p＝n_final-n_current；
9、其中：p为疲劳寿命，n_final为地脚螺栓被破坏时的最终循环加载次数，n_current为对应时间段内的当前循环加载次数；
10、s6、基于地脚螺栓内部微裂缝的特征与疲劳寿命，构建bp神经网络预测模型；
11、s7、基于不同锈蚀状态下地脚螺栓的抗拉强度，确定地脚螺栓的折减系数，构建所处环境参数、地脚螺栓锈蚀程度与折减系数之间的折减系数函数；所述折减系数函数的表达式如下：
12、
13、其中：β为折减系数，rm为不同锈蚀状态下地脚螺栓的抗拉强度，rm_norm为标准情况下地脚螺栓的抗拉强度，常数g、d均为权重，t为温度，rh为相对湿度，f为反映地脚螺栓锈蚀程度的常数；
14、s8、基于地脚螺栓混凝土相互作用函数、bp神经网络预测模型与折减系数函数，构建区域环境下地脚螺栓最终疲劳寿命预测函数；所述地脚螺栓最终疲劳寿命预测函数的表达式如下：
15、p_final＝β·m_offset·p；
16、其中：p_final为地脚螺栓的最终疲劳寿命；
17、s9、将现场超特高压输电线路杆塔所处环境参数代入地脚螺栓最终疲劳寿命预测函数中，获得地脚螺栓的疲劳寿命，完成对超特高压输电线路杆塔的安全评估。
18、所述步骤s1，具体包括：
19、获取超特高压输电线路杆塔所处环境的温度、相对湿度、风速与风向，确定不同季节时期内温度与相对湿度的平均值，并基于风速与风向，确定最大风速与对应风向。
20、所述步骤s2，具体包括：
21、构建超特高压输电线路杆塔与地脚螺栓的有限元分析模型，并将最大风速与对应风向视为动力载荷施加于有限元分析模型上，获得地脚螺栓所受的应力幅。
22、所述步骤s3，具体包括：
23、s31、基于不同季节时期内温度与相对湿度的平均值，构建不同季节时期的模拟试验环境；
24、s32、将地脚螺栓置于模拟试验环境中，通过超声波探伤，获得地脚螺栓内部微裂缝的长度、宽度与对应的延伸角度；
25、s33、将轻微锈蚀、中等锈蚀和严重锈蚀状态的地脚螺栓放入模拟试验环境中，进行拉伸试验，确定不同锈蚀状态下地脚螺栓的抗拉强度。
26、所述步骤s6，具体包括：
27、s61、将地脚螺栓内部微裂缝的长度、宽度与对应的延伸角度的数据进行归一化处理；所述归一化处理的表达式如下：
28、
29、其中：s为数据值，s_min为数据值的最小值，s_max为数据值的最大值；
30、s62、基于地脚螺栓内部微裂缝的特征与疲劳寿命，确定bp神经网络预测模型的输入层、隐藏层与输出层的神经元数量；
31、s63、基于输入层、隐藏层与输出层的神经元数量，确认权重以及隐藏层与输入层的偏置；所述权重与偏置的表达式如下：
32、w_num＝n×m+n×h；
33、b_num＝n+h；
34、其中：w_num为权重w的数量，n为隐藏层的神经元数量，m为输入层的神经元数量，h为输出层的神经元数量，b_num为偏置b的数量；
35、s64、基于均方误差法，确定bp神经网络预测模型的训练参数、学习率与训练目标最小误差；所述均方误差法的表达式如下：
36、
37、其中：mse为均方误差，k为样本数量，y_i为数据值，y′_i为预测值；
38、s65、设置隐藏层神经元和输出层神经元的激活函数，完成bp神经网络预测模型的构建；所述隐藏层神经元的激活函数如下：
39、
40、其中：sig(x)为隐藏层神经元的激活函数，e为自然常数，x为隐藏层神经元的接收值；
41、所述输出层神经元的激活函数如下：
42、
43、其中：relu为输出层神经元的激活函数，u为输出层神经元的输出值。
44、所述bp神经网络预测模型如下：
45、
46、其中：w1i、w2i、wni为输入层至隐藏层之间的权重，w11、w12、w1j为隐藏层至输出层之间的权重，b1i、b2i、bni为隐藏层各神经元的偏置，b为输出层神经元的偏置，e为自然常数，n为隐藏层神经元数量，m输入层神经元数量，l为地脚螺栓内部微裂缝的长度，w为宽度，θ为对应的延伸角度。
47、所述步骤s4，具体包括：
48、s41、将若干地脚螺栓以0°—10°的偏移角度分别放置并进行混凝土浇筑，构建地脚螺栓混凝土结构模型；...
【技术保护点】
1.一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
7.根据权利要求1所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
8.根据权利要求1所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
9.一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估系统，其特征在于：该系统应用于权利要求1-8任一项所述的方法，所述系统包括：
10.一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估设备，其特征在于：<...
【技术特征摘要】
1.一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的一种区域环境下地脚螺栓影响输电杆塔安全的评估方法，其特征在于：
6.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：李智威，张赵阳，王巍，张洪，尚琦翔，李杰豪，徐乐平，刘姜，宁骁，杨龙，白尧，全江涛，许汉平，孙利平，廖晓红，周蠡，李吕满，徐昊天，舒思睿，乔诗慧，张童彦，段志强，陈然，周英博，马莉，熊一，胡婷，高晓晶，荆琳，张家豪，
申请(专利权)人：国网湖北省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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