【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及输电塔结构设计，尤其涉及一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、随着西北部大型能源基地的兴建，越来越多处于沙漠、荒漠和戈壁地区的输电塔线直接面临强风沙或者沙尘暴等恶劣天气。由于高压输电塔线体系具有轻质、高柔、小阻尼的特性，其风损和风毁事故频发，使电力行业遭到极大的破坏，造成巨大的经济损失。因此，提高输电塔设计水平以及增强输电塔线体系的抗风沙能力具有重大意义。
2、目前主流的输电塔分析方法仅考虑风荷影响，主要分为静力方法与动力方法。其中，静力方法将风荷载作为静力作用按高度施加到塔身，通过计算该作用下结构响应，为设计、施工提供依据；动力方法则多采用风场模拟方式得到输电塔结构的动力响应。现有研究主要为风致振动，尽管风沙可能对输电塔-线系统产生严重破坏，但限于数值模拟困难，现有设计方法对此考虑甚少，因此亟需一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供了一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法、装置、设备及介质，能够对风沙荷载作用下的输电塔进行可靠性评估，为增强输电塔线体系的抗风沙能力提供了有效参考。
2、本专利技术实施例提供了一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，包括：
3、根据目标输电塔所在区域的气象数据，获取风速分布情况以及风速与沙粒质量密度的关系；
4、根据所述风速分布情况、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，生成纯风荷载与风
5、基于所述风沙荷载，采用输电塔结构有限元分析模型对所述目标输电塔进行动力响应分析，得到分析结果，并基于所述分析结果确定在所述风沙荷载的作用下所述目标输电塔的结构失效概率；
6、根据所述目标输电塔的结构失效概率以及所述风速分布情况，计算得到所述目标输电塔的结构可靠度。
7、作为上述方案的改进，所述根据所述风速分布情况、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，生成纯风荷载与风驱沙碰撞荷载，包括：
8、基于所述风速分布情况，计算平均风速与脉动风速的和，得到总风速，并根据所述总风速以及所述目标输电塔的结构参数，计算得到纯风荷载；
9、根据hertz接触理论，计算沙粒撞击力与撞击持续时间；根据所述总风速、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，计算得到单位时间内通过输电塔结构构件的沙粒个数；根据所述沙粒撞击力、所述撞击持续时间以及所述单位时间内通过输电塔结构构件的沙粒个数，计算得到风驱沙碰撞荷载。
10、作为上述方案的改进，所述纯风荷载的计算公式为：
11、fw(t)＝μsav2(z,t)/1.6
12、其中，fw(t)为t时刻的纯风荷载，μs为输电塔结构构件的尺寸系数，a为输电塔的迎风面积，v(z,t)为t时刻的总风速。
13、作为上述方案的改进，所述风驱沙碰撞荷载公式的计算公式为：
14、fs＝n·p·tdu/t
15、其中，t为单位时间，fs为单位时间t内的风驱沙碰撞荷载，n为单位时间t内通过输电塔结构构件的沙粒个数，p为单个沙粒与结构构件产生的沙粒撞击力，tdu为沙粒的撞击持续时间。
16、作为上述方案的改进，所述风沙荷载包括n组数据，其中n＝n1·n2，n1为风速级别数量，n2为根据每级风速生成所述风沙荷载的重复次数。
17、作为上述方案的改进，所述基于所述分析结果确定在所述风沙荷载的作用下所述目标输电塔的结构失效概率，包括：
18、根据所述分析结果，统计得到不同级别的风速对应的结构失效数量n，其中n≤n2；
19、对于每一级别的风速，计算n和n2的比值，得到在该级别风速的风沙荷载的作用下所述目标输电塔的结构失效概率。
20、作为上述方案的改进，所述根据所述目标输电塔的结构失效概率以及所述风速分布情况，计算得到所述目标输电塔的结构可靠度，包括：
21、根据不同级别的风速对应的结构失效概率，拟合得到概率密度分布函数；
22、根据所述概率密度分布函数和所述风速分布情况，计算得到所述目标输电塔的结构可靠度；所述结构可靠度的计算公式为：
23、
24、其中，β表示输电塔的结构可靠度，φ-1()表示标准正态分布累积分布函数的逆函数，pdf(v)表示风速分布函数，fr(v)表示输电塔结构失效的概率密度分布函数，v为风速。
25、本专利技术实施例还提供了一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价装置，包括：
26、数据获取模块，用于根据目标输电塔所在区域的气象数据，获取风速分布情况以及风速与沙粒质量密度的关系；
27、风沙荷载模块，用于根据所述风速分布情况、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，生成纯风荷载与风驱沙碰撞荷载，并将所述纯风荷载与所述风驱沙碰撞荷载相加，得到风沙荷载；所述风沙荷载包括基于不同风速的若干组数据；
28、失效概率模块，用于基于所述风沙荷载，采用输电塔结构有限元分析模型对所述目标输电塔进行动力响应分析，得到分析结果，并基于所述分析结果确定在所述风沙荷载的作用下所述目标输电塔的结构失效概率；
29、可靠度计算模块，用于根据所述目标输电塔的结构失效概率以及所述风速分布情况，计算得到所述目标输电塔的结构可靠度。
30、本专利技术实施例还提供了一种计算机设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，且所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述任一项所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法。
31、本专利技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述任一项所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法。
32、相对于现有技术，本专利技术实施例提供的一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法、装置、设备及介质的有益效果在于：通过从气象数据获取目标输电塔所在地的风速分布情况以及风速与沙粒质量密度的关系，生成纯风荷载与风驱沙碰撞荷载，将两者叠加生成风沙荷载；进而采用输电塔结构有限元分析模型，基于不同的风沙荷载进行输电塔的动力响应分析，并根据分析结果获得输电塔的结构失效概率；最后根据输电塔的结构失效概率和风速分布情况，得到输电塔的结构可靠度，完成风沙荷载下的输电塔可靠性分析与评估。本专利技术能够准确地模拟实际环境中的风沙荷载，有效评估了输电塔线体系在风沙环境中的可靠性，有利于风沙环境下输电塔的设计与维护，能够降低事故发生概率，提升输电塔长期运行的安全性。
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1.一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述根据所述风速分布情况、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，生成纯风荷载与风驱沙碰撞荷载，包括：
3.如权利要求2所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述纯风荷载的计算公式为：
4.如权利要求2所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述风驱沙碰撞荷载公式的计算公式为：
5.如权利要求1所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述风沙荷载包括N组数据，其中N＝N1·N2，N1为风速级别数量，N2为根据每级风速生成所述风沙荷载的重复次数。
6.如权利要求5所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述基于所述分析结果确定在所述风沙荷载的作用下所述目标输电塔的结构失效概率，包括：
7.如权利要求1所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述根据所述目标输电塔的结构失效概率以及所述风速分布情况，计算得到
8.一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价装置，其特征在于，包括：
9.一种计算机设备，其特征在于，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机程序，且所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7中任意一项所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其中，所述计算机可读存储介质所在设备执行所述计算机程序时，实现如权利要求1至7中任意一项所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法。
...【技术特征摘要】
1.一种风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述根据所述风速分布情况、所述风速与沙粒质量密度的关系以及所述目标输电塔的结构参数，生成纯风荷载与风驱沙碰撞荷载，包括：
3.如权利要求2所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述纯风荷载的计算公式为：
4.如权利要求2所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述风驱沙碰撞荷载公式的计算公式为：
5.如权利要求1所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述风沙荷载包括n组数据，其中n＝n1·n2，n1为风速级别数量，n2为根据每级风速生成所述风沙荷载的重复次数。
6.如权利要求5所述的风沙荷载下的输电塔可靠性评价方法，其特征在于，所述基于所述分析结...
【专利技术属性】
技术研发人员：张全，张鹏，马晓倩，刘冀邱，李本良，鲁俊，刘泉，田蔚光，刘福海，张林枫，刘建，任亚宁，郜帆，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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