[发明专利]基于检测状态的输电杆塔结构随机建模方法

权利要求书

1.基于检测状态的输电杆塔结构随机建模方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：建立输电杆塔无损有限元模型；

步骤二：在荷载工况下对输电杆塔无损有限元模型进行试算，确定杆塔结构中构件的受力特性，并将杆塔结构中构件统计为受拉、受压两种类别；

步骤三：采用输电杆塔构件重要性分类方法，确定输电杆塔构件的设计应力比和重要构件集、次要构件集；

步骤四：建立输电杆塔构件关于腐蚀系数和弯曲影响系数的承载力退化公式并确定输电杆塔构件的损伤等级简化分区图；

步骤五：考虑输电杆塔构件的受力特性和重要性分类，基于检测状态信息，从相应简化分区关系图中均匀抽取每一输电杆塔构件的腐蚀系数和弯曲影响系数；

步骤六：将步骤五中抽取的检测变量数值在步骤一中的输电杆塔无损有限元模型中合理表述，建立输电杆塔任一检测状态的有限元分析模型；

具体方法如下：

对于受压型构件，其屈服强度在有限元模型中基于步骤五中抽取的腐蚀系数和弯曲影响系数进行折减；对于受拉型构件，其屈服强度也在有限元模型中基于抽取的腐蚀系数进行折减；最终所得的杆塔有限元分析模型即为输电杆塔某检测状态的有限元分析模型。

2.根据权利要求1所述的基于检测状态的输电杆塔结构随机建模方法，其特征在于：输电杆塔检测状态包含杆塔构件等级、构件重要性程度以及构件等级百分占比信息；

为描述整个杆塔结构从轻微到严重的损伤状态，将输电杆塔检测状态划分为八类，分别定义为：检测状态1：全部构件损伤a类；检测状态2：全部构件损伤b类；检测状态3：全部构件损伤c类；检测状态4：全部构件损伤d类；检测状态5：50％构件损伤a类，50％构件损伤b类；检测状态6：70％构件损伤a类，30％构件损伤b类；检测状态7：80％构件损伤b类，20％构件损伤c类；检测状态8：90％构件损伤c类，10％构件损伤d类；

在步骤三中，分别分析构件腐蚀和构件弯曲变形对结构承载能力的影响，在任一损伤下结构承载能力变化较大的构件视为重要构件；各检测状态中，重要构件与次要构件的构件等级占比相同，确定输电杆塔构件的重要构件集、次要构件集的步骤如下：

①基于步骤一的输电杆塔结构的无损有限元模型，对输电杆塔构件施加荷载并分析在风荷载下的极限承载力；

②选取某一相同腐蚀系数，建立单一杆件腐蚀的杆塔结构有限元模型，通过计算得到杆塔结构在单一杆件腐蚀下的极限承载力；

③选取某一相同弯曲影响系数，建立单一杆件弯曲变形的杆塔结构有限元模型，计算杆塔结构在单一杆件弯曲变形下的极限承载力；

④将单一构件腐蚀和单一构件弯曲变形下结构的极限承载力与无损结构的极限承载力进行比较，并分别按照极限承载力差值大小进行排序，极限承载力差值越大则代表此构件对杆塔结构越重要；

⑤将腐蚀下的重要构件集同弯曲变形下的重要构件集组合起来，作为杆塔结构在算法下的重要构件集，并找出其在杆塔结构中的位置。

3.根据权利要求1或2所述的基于检测状态的输电杆塔结构随机建模方法，其特征在于：在步骤四中，建立输电杆塔构件关于腐蚀系数和弯曲影响系数的承载力退化公式，具体方法为：

输电杆塔构件的抗力与效应满足：R₀＝γ₀S(6)

其中：R₀为构件的抗力，MPa；S为荷载作用效应，MPa；γ₀为结构重要性系数；

设计应力比v定义为：v＝R/R₀(7)

其中：R为构件的实际抗力，MPa；

假定将构件损伤均考虑为构件抗力的退化、结构效应保持不变，则功能函数式1中，将结构效应保持不变，抗力改写为：

其中：δ_f为腐蚀系数；λ为弯曲影响系数；f为钢材的强度，N/mm²；

建立输电杆塔构件关于腐蚀系数和弯曲影响系数的承载力退化公式：

其中，R’为退化后抗力；S为初始效应；δ_f为腐蚀系数；λ为弯曲影响系数；v为构件的设计应力比；γ₀为结构重要性系数。