(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210652102.6 (22)申请日 2022.06.10 (71)申请人 汕头大学 地址 515063 广东省汕头市大 学路汕头大 学 申请人 国网浙江省电力有限公司温州供电 公司 (72)发明人 周奇　郑翀　夏浩衍　 (74)专利代理 机构 广州嘉权专利商标事务所有 限公司 4 4205 专利代理师 刘力 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 30/28(2020.01)G06F 111/10(2020.01) G06F 113/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计 方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种抗台风倒塌输电塔杆件 局部补强设计方法及系统， 其中所述方法包括： 建立输电线路塔线体系有限元模 型； 在台风荷载 的作用下对所述输电线路塔线体系有 限元模型 进行倒塌模拟， 获取所述输电线路塔线体系有限 元模型中的各个不同区域的风振响应结果， 进而 将所述各个不同区域划分为单个安全区域和多 个薄弱区域； 根据所述各个不同区域的风振响应 结果， 计算出每一个薄弱区域所对应的局部加强 系数， 进而获取最终局部加强系数作为杆塔强度 匹配系数对 所述多个薄弱区域进行结构补强。 本 发明可以为技术人员针对实际输电线路塔线体 系执行抗台风结构补强时提供 理论依据， 具有良 好的实用价 值。 权利要求书2页 说明书7页 附图1页 CN 115203783 A 2022.10.18 CN 115203783 A 1.一种抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 建立输电线路塔线体系有限元模型； 在台风荷载的作用下对所述输电线路塔线体系 有限元模型进行倒塌模拟， 获取所述输 电线路塔线体系有限元模型中的各个不同区域的风振响应结果， 进而将所述各个不同区域 划分为单个安全区域和多个薄弱区域； 根据所述各个不同区域的风振响应结果， 计算出每一个薄弱区域所对应的局部加强系 数， 进而获取最终局部加强系数作为杆塔强度匹配系数对所述多个薄弱区域进行结构补 强。 2.根据权利要求1所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 输电线路塔线体系有限元模型包括输电杆塔有限元模型和导 地线模型。 3.根据权利要求2所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 建立输电线路塔线体系有限元模型包括： 利用有限元分析软件内部的参数化编 程语言编写输电塔架结构命令流， 同时结合节点 信息和单 元信息建立所述输电杆塔有限元模型； 根据预先拟定的导线设置参数和地线设置参数生成一个宏文件， 再将所述宏文件导入 至有限元分析软件中， 利用内部的参数化编程语言通过编写循环语句建立所述导地线模 型； 从所述导地线模型中所包含的每一个导线节点处额外创建一个新节点， 并对每一个新 节点赋予绝 缘材料属性。 4.根据权利要求2所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 在台风荷载的作用下对所述输电线路塔线体系有限元模型进行倒塌模拟， 包括： 将所述输电线路塔线体系 有限元模型优先划分成处于不同高度位置的各个不同区域， 获取所述各个不同区域的风速时程， 进而计算出所述各个不同区域所对应的输电杆塔风荷 载和导地线风荷载； 利用有限元分析软件内部的参数化编程语言将所述各个不同区域所对应的输电杆塔 风荷载开始施加到所述输电杆塔有限元模型上， 同时将所述各个不同区域所对应的导地线 风荷载开始 施加到所述 导地线模型 上。 5.根据权利要求4所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 在台风荷载的作用下对所述输电线路塔线体系有限元模型进行倒塌模拟， 还 包括： 根据所述各个不同区域内的所有结构件所对应的材料屈服强度， 利用有限元分析软件 在台风荷载作用期间不断对达到材料屈服强度的结构件进 行运行失效处理， 直至所述输电 线路塔线体系有限元模型发生倒塌。 6.根据权利要求5所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 获取所述输电线路塔线体系有限元模型中的各个不同区域的风振响应结果， 进而将所述各 个不同区域划分为单个安全区域和多个薄弱区域包括： 记录所述输电线路塔线体系有限元模型从开始受到台风荷载作用到发生倒塌的时间 段， 利用有限元分析 软件计算出 所述各个不同区域在该时间段内的应力响应曲线； 计算所述各个不同区域所对应的杆件平均应力， 并将杆件平均应力最小的区域定义为 安全区域， 再将剩下 所有的区域均定义 为薄弱区域。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203783 A 27.根据权利要求1所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 根据所述各个不同区域的风振 响应结果， 计算出每一个薄弱区域所对应的局部加强系数包 括： 获取所述安全区域所对应的第一杆件应力平均值以及每一个薄弱区域所对应的第二 杆件应力平均值， 再将该薄弱区域所对应的第二杆件应力平均值与所述第一杆件应力平均 值的比值定义 为该薄弱区域所对应的第一局部加强系数； 获取所述安全区域所对应的第一杆件应力最大值以及每一个薄弱区域所对应的第二 杆件应力最大值， 再将该薄弱区域所对应的第二杆件应力最大值与所述第一杆件应力最大 值的比值定义 为该薄弱区域所对应的第二局部加强系数； 获取所述安全区域所对应的第一杆件应力极大值以及每一个薄弱区域所对应的第二 杆件应力极大值， 再将该薄弱区域所对应的第二杆件应力极大值与所述第一杆件应力极大 值的比值定义 为该薄弱区域所对应的第三局部加强系数。 8.根据权利要求7所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 将所 述安全区域内所包含的所有杆件应力按照从大到小的顺序进 行排列， 再按照预设数量提取 出排列在前的若干个杆件应力， 所述安全区域所对应的第一杆件应力极大值即为所述若干 个杆件应力的平均值。 9.根据权利要求7所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法， 其特征在于， 所述 最终局部加强系数的获取 过程包括： 根据每一个薄弱区域所对应的第 一局部加强系数、 第 二局部加强系数和第 三局部加强 系数， 计算每一个薄弱区域所对应的平均局部加强系数； 基于所述多个薄弱区域所对应的多个平均局部加强系数， 将所述多个平均局部加强系 数中的最大值定义 为所述最终局部加强系数。 10.一种抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计系统， 其特 征在于， 所述系统包括： 至少一个处 理器； 至少一个存 储器， 用于存 储至少一个程序； 当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行， 使得所述至少一个处理器实现如权 利要求1至9中任意 一项所述的抗台风倒塌输电塔杆件局部补强设计方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203783 A 3