专利名称：一种输电塔全场应力监测方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于工程结构全场应力监测的方法，尤其是一种应用于输电塔 的全场应力监测的方法。
背景技术：
输电塔是高压与超高压输电线路的核心组成部分，输电塔通常情况下具有塔体 高、跨距大、柔度大等高耸结构和大跨度结构的共同特点，对地震、风以及导线覆冰等环境 载荷反应灵敏，极端条件下的倒塌破坏会造成严重后果。2008年初全国范围内的暴风雪、冻 雨等极端天气条件，引起湖南、贵州等地多起输电线路输电塔倒塌进而导致大范围停电事 故，对地区性国民经济的正常运行和群众的正常生活造成了严重的影响。这就使得输电塔 结构安全监测十分必要。应力是输电塔结构最为重要的力学参数之一，掌握输电塔结构在工作荷载下的应 力状态对于实施结构安全评估十分重要。目前，掌握输电塔的应力主要有两种方法其一， 在设计阶段，通过有限元分析，获得输电塔结构在预设荷载下的应力；其二，在输电塔建成 后，在塔上安装若干传感器，获得输电塔工作荷载下的局部应力。这两种方式的不足在于 对第一种方法，不能获得输电塔结构真实工作状态下的应力；对第二种方法，受制于传感器 数量，仅能获得有限测点上的应力，不能获得输电塔的全场应力。对输电塔结构安全监测而 言，最为重要的是获得输电塔在真实工作状态下、承受工作荷载时、结构的全场应力状态。
发明内容
发明目的本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种对工作状态下的输 电塔进行全场应力监测的方法。技术方案本发明所述的输电塔全场应力监测方法，包括以下步骤(1)建立输电塔高保真有限元模型，具体包括(11)建立输电塔的初始有限元模型；(12)根据输电塔的测量数据对初始有限元模型进行修正；(13)获得输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS ；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数 据；(4)将姿态数据代入输电塔高保真有限元模型，获得工作状态下的全场应力，具体 包括(41)建立结构的静力方程；(42)将步骤(3)中获得姿态数据作为位移边界条件代入方程；(43)解方程得到全场应力。本发明的有益效果为1、本发明克服现有监测技术仅能获得输电塔工作状态下数量有限测点应力的不足，通过将GPS数据与结构有限元数据相结合，获得工作状态下输电 塔的全场应力；2、本发明运用姿态求解技术、高保真建模技术，可以实现工作状态下输电塔 结构全场应力高精度监测。
具体实施例方式下面通过实施例的方式，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范 围不局限于所述实施例。实施例一种输电塔全场应力监测方法，包括以下步骤(1)建立输电塔高保真有限元模型，具体方法如下首先，建立输电塔的初始有限元模型；其次，根据输电塔的测量数据对初始有限元模型进行修正；最后，获得输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS ；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数 据，方法如下A、B为两GPS天线，Zg称为基线，长为L，设A、B在当地地理坐标系中的坐标为 S1 ={Χλ,Υλ,Ζλ)^2={Χ2,Υ2,Ζ2)
个结构姿态角，则有关系式
权利要求
一种输电塔全场应力监测方法，其特征在于包括以下步骤(1)建立输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数据；(4)将姿态数据代入输电塔高保真有限元模型，获得工作状态下的全场应力。
2.根据权利要求1所述的输电塔全场应力监测方法，其特征在于步骤(1)包括如下步骤(11)建立输电塔的初始有限元模型；(12)根据输电塔的测量数据对初始有限元模型进行修正；(13)获得输电塔高保真有限元模型。
3.根据权利要求1所述的输电塔全场应力监测方法，其特征在于步骤(4)的具体方法 如下(41)建立结构的静力方程；(42)将步骤(3)中获得姿态数据作为位移边界条件代入方程；(43)解方程得到全场应力。
全文摘要
本发明提供一种输电塔全场应力监测方法，其特征在于包括以下步骤(1)建立输电塔高保真有限元模型；(2)在输电塔上安装GPS；(3)获得工作状态下的GPS数据，运用姿态求解技术获得高精度的输电塔姿态数据；(4)将姿态数据代入输电塔高保真有限元模型，获得工作状态下的全场应力。本发明克服现有监测技术仅能获得输电塔工作状态下数量有限测点应力的不足，通过将GPS数据与结构有限元数据相结合，获得工作状态下输电塔的全场应力。
文档编号G01L1/00GK101979974SQ201010275930
公开日2011年2月23日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者费庆国, 韩晓林 申请人:东南大学