技术特征：
1.一种输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：获取外角加固装置中各个加劲肋单元的节点信息和物理参数；所述节点信息包括节点坐标和加劲肋几何外形参数；所述物理参数包括弹性模量、剪切模量和密度；根据各个加劲肋单元的节点信息和物理参数，得到加劲肋单元的抗弯刚度；所述抗弯刚度包括y轴抗弯刚度、z轴抗弯刚度和惯性积；根据加劲肋单元的抗弯刚度，得到加劲肋的系统矩阵；所述系统矩阵包括刚度矩阵和质量矩阵；获取外角加固装置中直角加固件的系统矩阵，并根据所述加劲肋与直角加固件的系统矩阵，得到外角加固装置的系统矩阵；获取第一主材杆件的系统矩阵，并根据所述外角加固装置和第一主材杆件的系统矩阵，得到第一系统受力模型；所述第一主材杆件包括多个安装外角加固装置的主材杆件单元；所述第一系统由外角加固装置和第一主材杆件构成；获取输电杆塔体系的系统矩阵，并根据所述输电杆塔体系的系统矩阵和所述第一系统受力模型，得到第二系统受力模型；所述第二系统由第一系统和输电杆塔系统构成；所述输电杆塔体系包括第二主材杆件、斜材和辅助材；所述第二主材杆件包括多个未安装外角加固装置的主材杆件单元；建立第二系统风荷载模型，并根据所述第二系统风荷载模型和第二系统受力模型，对输电杆塔抗风加固效果进行评价。2.如权利要求1所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述根据各个加劲肋单元的节点信息和物理参数，得到加劲肋单元的抗弯刚度的步骤包括：根据节点坐标和加劲肋几何外形参数，得到对应加劲肋单元的第一抗弯刚度；所述加劲肋单元的第一抗弯刚度为加劲肋单元绕质心的抗弯刚度；根据所述加劲肋单元的第一抗弯刚度，得到加劲肋单元的第二抗弯刚度；所述加劲肋单元的第二抗弯刚度为加劲肋单元绕外角加固装置中心的抗弯刚度；根据所述加劲肋单元的第二抗弯刚度，得到加劲肋单元的抗弯刚度；所述加劲肋单元的抗弯刚度为加劲肋单元绕坐标系ozy的抗弯刚度；所述抗弯刚度表示为：式中，
其中，o和c分别表示外角加固装置中心和加劲肋单元质心；i
yw
、i
zw
和i
ywzw
分别表示加劲肋单元在坐标系ozy中的y轴抗弯刚度、z轴抗弯刚度和惯性积；i
yo
、i
zo
和i
yczc
分别表示加劲肋单元绕点o的y轴抗弯刚度、z轴抗弯刚度和惯性积；i
yc
、i
zc
和i
yczc
分别表示加劲肋单元绕点c的y轴抗弯刚度、z轴抗弯刚度和惯性积；b为加劲肋宽度；h为加劲肋高度；θ表示加劲肋单元与外角加固装置的水平向夹角。3.如权利要求1所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述根据加劲肋单元的抗弯刚度，得到加劲肋的系统矩阵的步骤包括：根据各个加劲肋单元的抗弯刚度、弹性模量、剪切模量、长度、密度、横截面积和横截面扭转惯性矩，得到加劲肋单元的系统矩阵；所述加劲肋单元的系统矩阵表示为：所述加劲肋单元的系统矩阵表示为：式中，
a
w
＝bh其中，和分别表示加劲肋单元的刚度矩阵和质量矩阵；i
yw
和i
zw
分别表示加劲肋单元在坐标系ozy中的y轴抗弯刚度和z轴抗弯刚度；e
w
、l
w
、j
w
、g
w
、ρ
w
和a
w
分别表示加劲肋单元的弹性模量、长度、横截面扭转惯性矩、剪切模量、密度和横截面积；根据各个加劲肋单元的系统矩阵，得到所述加劲肋的系统矩阵；所述加劲肋的系统矩阵表示为：式中，k
w
和m
w
分别表示加劲肋的刚度矩阵和质量矩阵；和分别表示第e个加劲肋单元的刚度矩阵和质量矩阵；nw表示加劲肋单元的数量。4.如权利要求1所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述获取外角加固装置中直角加固件的系统矩阵，并根据所述加劲肋与直角加固件的系统矩阵，得到外角加固装置的系统矩阵的步骤包括：根据材料力学公式，得到直角加固件的抗弯刚度；根据所述直角加固件的抗弯刚度，通过有限元方法，得到直角加固件的系统矩阵；通过有限元方法，获取螺栓的质量矩阵，并根据螺栓的质量矩阵，以及所述加劲肋与直角加固件的系统矩阵，计算得到外角加固装置的系统矩阵；所述外角加固装置的系统矩阵表示为：式中，k
s
和m
s
分别表示外角加固装置的刚度矩阵和质量矩阵；k
w
和k
r
分别表示加劲肋的刚度矩阵与直角加固件的刚度矩阵；m
r
、m
w
和m
b
分别表示直角加固件的质量矩阵、加劲肋的质量矩阵，以及螺栓的质量矩阵。5.如权利要求1所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述获取第一主材杆件的系统矩阵，并根据所述外角加固装置和第一主材杆件的系统矩阵，得到第一系统受力模型的步骤包括：通过有限元方法，得到第一主材杆件单元的系统矩阵；根据所述第一主材杆件单元的系统矩阵，得到第一主材杆件的系统矩阵；所述第一主材杆件的系统矩阵表示为：
式中，k
m,w
和m
m,w
分别表示第一主材杆件的刚度矩阵和质量矩阵；和分别表示第一主材杆件单元的刚度矩阵和质量矩阵；nw为第一主材杆件单元数量；根据所述第一主材杆件和外角加固装置的系统矩阵，得到所述第一系统受力模型；所述第一系统受力模型表示为：式中，k
sm
和m
sm
分别表示第一系统的刚度矩阵和质量矩阵；k
s
和m
s
分别表示外角加固装置的刚度矩阵和质量矩阵；k
m,w
和m
m,w
分别表示第一主材杆件的刚度矩阵和质量矩阵；k
w
和m
w
分别表示加劲肋的刚度矩阵和质量矩阵；k
r
和m
r
分别表示直角加固件的刚度矩阵和质量矩阵；m
b
表示螺栓的质量矩阵。6.如权利要求1所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述获取输电杆塔体系的系统矩阵，并根据所述输电杆塔体系的系统矩阵和所述第一系统受力模型，得到第二系统受力模型的步骤包括：通过有限元方法，分别得到所述第二主材杆件、斜材和辅助材的系统矩阵；根据所述第二主材杆件、斜材和辅助材的系统矩阵，得到输电杆塔体系的系统矩阵；所述输电杆塔体系的系统矩阵表示为：式中，k
t
和m
t
分别表示输电杆塔体系的刚度矩阵和质量矩阵；和分别表示第二主材杆件单元的刚度矩阵和质量矩阵；和分别表示斜材单元的刚度矩阵和质量矩阵；和分别表示辅材单元的刚度矩阵和质量矩阵；nm、nc和nf分别表示为第二主材杆件单元数量、斜材单元数量和辅材单元数量；根据所述输电杆塔体系的系统矩阵和所述第一系统受力模型，得到所述第二系统受力模型；所述第二系统受力模型表示为：式中，k和m分别表示第二系统的刚度矩阵和质量矩阵；k
t
和m
t
分别表示输电杆塔体系的刚度矩阵和质量矩阵；k
sm
和m
sm
分别表示第一系统的刚度矩阵和质量矩阵；k
m,w
和m
m,w
分别表示第一主材杆件的刚度矩阵和质量矩阵；k
w
和m
w
分别表示加劲肋的刚度矩阵和质量矩阵；k
r
和m
r
分别表示直角加固件的刚度矩阵和质量矩阵；m
b
表示螺栓的质量矩阵。
7.如权利要求4所述的输电杆塔抗风加固效果评价方法，其特征在于，所述建立第二系统风荷载模型，并根据所述第二系统风荷载模型和第二系统受力模型，对输电杆塔抗风加固效果进行评价的步骤包括：分别计算外角加固装置风荷载和输电杆塔体系风荷载；根据所述外角加固装置风荷载和输电杆塔体系风荷载，建立所述第二系统风荷载模型；所述第二系统风荷载模型表示为：式中，式中，其中，f
w
、f
s
、f
t
和f0分别表示第二系统、外角加固装置和输电杆塔体系和主材被遮挡部分的风荷载；a0为主材被遮挡部分的受风面积向量；a
0y
为主材被遮挡部分沿坐标轴y向的受风面积向量；a
0z
为主材被遮挡部分沿坐标轴z向的受风面积向量；w0、μ
r
、μ
f
、μ
s
和μ
z
分别表示输电杆塔所在地区的基本风压、重现期调整系数、脉动风压系数、风载体型系数和风压高度变化系数；a
s
和a
t
分别表示外角加固装置和输电杆塔体系的受风面积向量；a
ty
和a
tz
分别表示输电杆塔体系沿坐标轴y方向和沿坐标轴z方向的受风面积向量；a
my
、a
cy
和a
fy
分别表示主材、斜材和辅材沿坐标轴y方向的受风面积向量；a
mz
、a
cz
和a
fz
分别为主材、斜材和辅材沿坐标轴z方向的受风面积向量；a
sy
和a
sz
分别表示加固装置沿坐标轴y方向和z方向的受风面积；l
w
和b分别表示加劲肋长度和宽度；θ表示加劲肋单元与外角加固装置的水平向夹角；根据第二系统风荷载模型，建立第二系统受力平衡方程；所述第二系统受力平衡方程表示为：kx＝(k
t
+k
sm
)x＝f
tg
+f
sg
+f
w
式中，其中，x表示第二系统风致位移响应；f
tg
、m
t
和k
t
分别表示输电杆塔体系的自重荷载、质量矩阵和刚度矩阵；f
sg
和m
sm
分别表示外角加固装置的自重荷载和质量矩阵；f
w
表示第二系统风荷载向量；k和k
sm
分别表示第二系统和第一系统的刚度矩阵；g表示重力加速度向量；采用newton-raphson法和增量法，求解所述第二系统受力平衡方程，得到第二系统风致位移响应；根据所述第二系统风致位移响应，得到外角加固装置位移响应；所述外角加固装置位移响应表示为：
式中，其中，x和分别表示第二系统风致位移响应和外角加固装置位移响应；t
c
表示坐标转换矩阵；u1、v1和w1分别表示外角加固装置第一节点沿x、y和z三轴方向的平动位移；θ
x1
、θ
y1
和θ
z1
分别表示外角加固装置第一节点沿x、y和z三轴方向的转动位移；u2、v2和w2分别表示外角加固装置第二节点沿x、y和z三轴方向的平动位移；θ
x2
,θ
y2
和θ
z2
分别表示外角加固装置第二节点沿x、y和z三轴方向的转动位移；根据所述外角加固装置位移响应，得到外角加固装置内力向量；所述外角加固装置内力向量表示为：式中，其中，和k
s
分别表示外角加固装置的内力向量和刚度矩阵；n为加固装置单元的轴力；s
y
和s
z
分别表示外角加固装置沿两个正交方向的剪力；m
x
和m
y
分别表示外角加固装置沿两个正交方向的弯矩；t表示外角加固装置的扭矩；根据所述外角加固装置内力向量，分别判断所述外角加固装置是否同时满足y轴方向稳定条件和z轴方向稳定条件；所述y轴方向稳定条件表示为：式中，式中，a
s
＝bh+b
y
h
y
+b
z
h
z
其中，表示沿y轴的轴心受压稳定系数；表示沿z轴的受弯构件整体稳定性系数；n表示作用于外角加固装置的轴向力；m
y
和m
z
分别表示沿y轴和沿z轴的弯矩；n'
ey
表示外角加固装置沿y轴的等效欧拉临界力；w
y
和w
z
分别表沿y轴和z轴的截面模量；β
tz
和β
my
分别表示沿z轴和沿y轴的平面外稳定计算等效弯矩系数；γ
y
表示与截面模量相应的沿y轴的截面塑性发展系数；η表示外角加固装置截面影响系数；f表示外角加固装置屈服应力；λ
y
表示外角加固装置绕y轴的长细比；l
0y
表示外角加固装置失稳时绕y轴的计算长度；i
ys
表示外角加固装置的y轴抗弯刚度；b
y
和b
z
分别表示直角加固件沿y轴和z轴的长度；h
y
和h
z
分别表示直角加固件沿y轴和z轴的长度；as和a分别表示外角加固装置的横截面积和毛截面面积；所述z轴方向稳定条件表示为：
式中，式中，a
s
＝bh+b
y
h
y
+b
z
h
z
其中，表示沿z轴的轴心受压稳定系数；表示沿y轴的受弯构件整体稳定性系数；n表示作用于外角加固装置的轴向力；m
y
和m
z
分别表示沿y轴和沿z轴的弯矩；n'
ez
表示外角加固装置沿z轴的等效欧拉临界力；w
y
和w
z
分别表沿y轴和z轴的截面模量；β
mz
和β
ty
分别表示沿z轴和沿y轴的平面外稳定计算等效弯矩系数；γ
z
表示与截面模量相应的沿z轴的截面塑性发展系数；η表示外角加固装置截面影响系数；f表示外角加固装置屈服应力；λ
z
表示外角加固装置绕z轴的长细比；l
0z
表示外角加固装置失稳时绕z轴的计算长度；i
zs
表示外角加固装置的z轴抗弯刚度；b
y
和b
z
分别表示直角加固件沿y轴和z轴的长度；h
y
和h
z
分别表示直角加固件沿y轴和z轴的长度；as和a分别表示外角加固装置的横截面积和毛截面面积。8.一种输电杆塔抗风加固效果评价系统，其特征在于，所述系统包括：数据获取模块，用于获取外角加固装置中各个加劲肋单元的节点信息和物理参数；所述节点信息包括节点坐标和加劲肋几何外形参数；所述物理参数包括弹性模量、剪切模量和密度；第一计算模块，用于根据各个加劲肋单元的节点信息和物理参数，得到加劲肋单元的抗弯刚度；所述抗弯刚度包括y轴抗弯刚度、z轴抗弯刚度和惯性积；第二计算模块，用于根据加劲肋单元的抗弯刚度，得到加劲肋的系统矩阵；所述系统矩阵包括刚度矩阵和质量矩阵；第三计算模块，用于获取外角加固装置中直角加固件的系统矩阵，并根据所述加劲肋与直角加固件的系统矩阵，得到外角加固装置的系统矩阵；第一建模模块，用于获取第一主材杆件的系统矩阵，并根据所述外角加固装置和第一主材杆件的系统矩阵，得到第一系统受力模型；所述第一主材杆件包括多个安装外角加固装置的主材杆件单元；所述第一系统由外角加固装置和第一主材杆件构成；第二建模模块，用于获取输电杆塔体系的系统矩阵，并根据所述输电杆塔体系的系统矩阵和所述第一系统受力模型，得到第二系统受力模型；所述第二系统由第一系统和输电杆塔系统构成；所述输电杆塔体系包括第二主材杆件、斜材和辅助材；所述第二主材杆件包括多个未安装外角加固装置的主材杆件单元；效果评价模块，用于建立第二系统风荷载模型，并根据所述第二系统风荷载模型和第二系统受力模型，对输电杆塔抗风加固效果进行评价。9.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一所述
方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一所述方法的步骤。
技术总结
本发明提供了一种输电杆塔抗风加固效果评价方法、系统、设备及介质，所述方法包括获取外角加固装置中各个加劲肋单元的节点信息和物理参数，根据节点信息和物理参数得到加劲肋单元的抗弯刚度，再累加得到加劲肋的系统矩阵，并结合获取的外角加固装置中直角加固件的系统矩阵得到外角加固装置的系统矩阵，以及根据获取到的第一主材杆件的系统矩阵和外角加固装置的系统矩阵得到第一系统受力模型，并根据获得的输电杆塔体系的系统矩阵和第一系统受力模型得到第二系统受力模型，且建立第二系统风荷载模型结合第二系统受力模型对输电杆塔抗风加固效果进行评价。本发明可定量准确地评定输电杆塔抗风加固效果及加固装置的稳定性，适用范围广、分析精度高。分析精度高。分析精度高。
技术研发人员：黄增浩 廖永力 朱登杰 张志强 赵林杰 龚博 李昊 何锦强 李文斌 王伟煌 林俊哲 马池 吴佳佳
受保护的技术使用者：广东电网能源发展有限公司
技术研发日：2021.11.23
技术公布日：2022/4/12