一种杆塔变形破坏模式预测方法及装置与流程

1.本技术涉及电网设施工程技术领域，尤其涉及一种杆塔变形破坏模式预测方法及装置。


背景技术：

2.输电网络是由电线和输电塔连接而成的复杂系统。随着输电线路电压的增加，以及电网覆盖面积的扩大，输电塔高度越来越高，结构越来越复杂，电网的运营也越来越复杂。电力系统的运行不仅受到系统内部因素的影响，还受到外部环境的影响，如滑坡地质灾害，这因素对输电线路的安全运营形成了严重的威胁，研究滑坡作用下杆塔变形破坏模式对提高山区杆塔建设稳定性具有重要意义。
3.目前针对滑坡上的杆塔破坏模式的研究，主要通过位移控制方式，分析动态地表变形对输电杆塔杆件附加内力以及变形的影响规律；刘鸣通过有限元分析手段对杆塔在地表位移下的极限承载力进行计算，得到当杆塔单基础发生垂向变形时为最危险的工况，该变形工况下杆塔的稳定性最差，但缺少系统全面地研究滑坡作用下杆塔变形破坏模式的方法。


技术实现要素：

4.本技术提供了一种杆塔变形破坏模式预测方法及装置，用于解决现有的目前针对滑坡上的杆塔破坏模式的研究，缺少系统全面地研究滑坡作用下杆塔变形破坏模式，导致得出的预测结果偏差大的技术问题。
5.本技术第一方面提供了一种杆塔变形破坏模式预测方法，包括：
6.获取目标杆塔与滑坡的位置信息，确定所述目标杆塔与滑坡的相对位置关系；
7.基于所述相对位置关系，通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式，对所述目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真，以得到所述目标杆塔的变形破坏仿真数据；
8.基于所述相对位置关系，通过滑体动能与受灾体最大抗冲击能的物理关系，对所述目标杆塔进行滑体碰撞仿真，以得到所述目标杆塔的碰撞冲击仿真数据；
9.根据所述变形破坏仿真数据和所述碰撞冲击仿真数据，结合预设的杆塔失稳指标项，得到所述目标杆塔的仿真失稳指标数据，以便根据所述仿真失稳指标数据确定所述目标杆塔在滑坡作用下的变形破坏模式预测结果。
10.优选地，所述相对位置关系具体包括：杆塔位于滑坡体内、杆塔位于滑坡后缘滑体外侧、杆塔位于滑坡两侧和杆塔位于滑坡的下方。
11.优选地，所述基于所述现场环境模型，通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式，对所述目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真，以得到所述目标杆塔的变形破坏仿真数据具体包括：
12.基于所述现场环境模型，通过有限元仿真方式，对所述目标杆塔进行滑坡变形作用仿真，得到所述目标杆塔的杆塔基础在滑坡变形作用下的位移曲线，并根据所述位移曲
线确定所述目标杆塔的杆塔基础的相对变形类型；
13.根据所述相对变形类型，通过ansys数值模拟方式，计算所述目标杆塔各个杆塔基础的变形参数，以根据所述变形参数间的比较结果确定所述目标杆塔的变形破坏仿真数据。
14.优选地，所述杆塔失稳指标项具体包括：滑体偏移量、滑坡冲击体荷载作用点和输电杆塔挠曲度。
15.优选地，所述相对变形类型具体包括：单基础沉降、双基础沉降、三基础沉降、水平位移加单基础沉降、水平位移加双基础沉降、水平位移加三基础沉降以及基础之间无相对位移。
16.本技术第二方面提供了一种杆塔变形破坏模式预测装置，包括：
17.相对位置关系确定单元，用于获取目标杆塔与滑坡的位置信息，确定所述目标杆塔与滑坡的相对位置关系；
18.变形破坏仿真处理单元，用于基于所述相对位置关系，通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式，对所述目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真，以得到所述目标杆塔的变形破坏仿真数据；
19.碰撞冲击仿真处理单元，用于基于所述相对位置关系，通过滑体动能与受灾体最大抗冲击能的物理关系，对所述目标杆塔进行滑体碰撞仿真，以得到所述目标杆塔的碰撞冲击仿真数据；
20.变形破坏模式预测单元，用于根据所述变形破坏仿真数据和所述碰撞冲击仿真数据，结合预设的杆塔失稳指标项，得到所述目标杆塔的仿真失稳指标数据，以便根据所述仿真失稳指标数据确定所述目标杆塔在滑坡作用下的变形破坏模式预测结果。
21.优选地，所述相对位置关系具体包括：杆塔位于滑坡体内、杆塔位于滑坡后缘滑体外侧、杆塔位于滑坡两侧和杆塔位于滑坡的下方。
22.优选地，所述变形破坏仿真处理单元具体包括：：
23.有限元仿真处理子单元，拥有基于所述现场环境模型，通过有限元仿真方式，对所述目标杆塔进行滑坡变形作用仿真，得到所述目标杆塔的杆塔基础在滑坡变形作用下的位移曲线，并根据所述位移曲线确定所述目标杆塔的杆塔基础的相对变形类型；
24.ansys数值模拟处理子单元，用于根据所述相对变形类型，通过ansys数值模拟方式，计算所述目标杆塔各个杆塔基础的变形参数，以根据所述变形参数间的比较结果确定所述目标杆塔的变形破坏仿真数据。
25.优选地，所述杆塔失稳指标项具体包括：滑体偏移量、滑坡冲击体荷载作用点和输电杆塔挠曲度。
26.优选地，所述相对变形类型具体包括：单基础沉降、双基础沉降、三基础沉降、水平位移加单基础沉降、水平位移加双基础沉降、水平位移加三基础沉降以及基础之间无相对位移。
27.从以上技术方案可以看出，本技术具有以下优点：
28.本技术从影响杆塔基础稳定性和滑体与杆塔碰撞两方面来综合考虑滑坡作用下杆塔变形破坏模式，能够得出杆塔的失稳控制指标，从而获得更准确的杆塔变形破坏模式预测结果，解决了现有的目前针对滑坡上的杆塔破坏模式的研究，缺少系统全面地研究滑
坡作用下杆塔变形破坏模式，导致得出的预测结果偏差大的技术问题，使得为滑坡灾害预警和防治提供的指导性建议具有更高的参考价值。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
30.图1为本技术提供的一种杆塔变形破坏模式预测方法的一个实施例的流程示意图。
31.图2为本技术提供的一种杆塔变形破坏模式预测装置的一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
32.本技术实施例提供了一种杆塔变形破坏模式预测方法及装置，用于解决现有的目前针对滑坡上的杆塔破坏模式的研究，缺少系统全面地研究滑坡作用下杆塔变形破坏模式，导致得出的预测结果偏差大的技术问题。
33.为使得本技术的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
34.请参阅图1，本技术第一个实施例提供了一种杆塔变形破坏模式预测方法，包括：
35.步骤101、获取目标杆塔与滑坡的位置信息，确定目标杆塔与滑坡的相对位置关系。
36.需要说明的是，步骤101中滑坡与杆塔的相对位置关系包括杆塔位于滑坡体内、杆塔位于滑坡后缘滑体外侧、杆塔位于滑坡两侧和杆塔位于滑坡的下方。滑坡形成分为变形破坏阶段和失稳阶段，对位于滑坡的下方的杆塔，变形破坏阶段对其无影响，其余相对位置关系对杆塔基础的稳定性有影响，失稳阶段对任意相对位置均有影响。
37.步骤102、基于相对位置关系，通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式，对目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真，以得到目标杆塔的变形破坏仿真数据。
38.步骤103、基于相对位置关系，通过滑体动能与受灾体最大抗冲击能的物理关系，对目标杆塔进行滑体碰撞仿真，以得到目标杆塔的碰撞冲击仿真数据。
39.需要说明的是，滑坡作用下杆塔变形破坏模式分为变形破坏型和冲击淤埋型。
40.本实施例步骤102提供的流程便是通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式对目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真的过程。其中，对于变形破坏型杆塔破坏模式与滑坡变形作用下杆塔基础之间的相对位移参数有密切关系，运用有限元仿真软件对杆塔
‑
滑坡共同作用下变形进行预测，得到杆塔基础在滑坡变形作用下的位移曲线，通过位移曲线得到基础之间相对位移关系，则可将杆塔基础之间的相对变形分类归纳，如：单基础沉
降、双基础沉降、三基础沉降、水平位移加单基础沉降、水平位移加双基础沉降、水平位移加三基础沉降和基础之间无相对位移。然后运用ansys数值模拟软件建立杆塔模型，计算杆塔在基础发现相对变形时的破坏模式，若是杆塔四个基础的变形参数保持一致，基础相互之间的位置不发生变化，则杆塔会随着滑坡发生平动，此时杆塔横担处以及地线支架处会受到与滑坡滑动方向相反的张力的作用，力源自于导、地线的拉力，此时，输电线路可能发生断线破坏，也有可能是杆塔发生破坏。当杆塔基础的变形参数不一致时，基础之间将会发生相对运动，比如当基础的沉降量不一致时，杆塔将会发生倾倒的危险，或者在倾倒之间，杆塔杆件已经发生屈曲破坏。
41.本实施例步骤103提供的流程便是通过滑体动能与受灾体最大抗冲击能的物理关系，对目标杆塔进行滑体碰撞仿真的过程。其中，对于冲击淤埋型杆塔破坏模式经理论简化分析，可以理解为在滑体在失稳下滑后，对杆塔进行冲击导致杆塔发生破坏变形。通过比较滑体动能与受灾体最大抗冲击能大小来分析滑体与杆塔碰撞结果，其中滑体动能f1、f2分别为坡面及水平面的摩擦因数，θ为坡角，y为受灾体到坡脚的距离，h为滑体质心落差，m为滑体质量。受灾体最大抗冲击能p为受灾体侧向总剪力，u
xmax
为受灾体整体完全倒塌时顶点侧向位移，若杆塔距离滑坡较远，滑坡滑动距离未达到杆塔位置，这杆塔安全不受威胁，若滑坡滑动距离能到达杆塔位置，杆塔的稳定性将会与滑坡的滑动方量、滑动速率、冲击作用时间、冲击作用位置以及杆塔本身抗冲击能力等因素有关系，若滑坡冲击能超过杆塔杆件抗冲击能值，杆塔则会发生破坏。
42.步骤104、根据变形破坏仿真数据和碰撞冲击仿真数据，结合预设的杆塔失稳指标项，得到目标杆塔的仿真失稳指标数据，以便根据仿真失稳指标数据确定目标杆塔在滑坡作用下的变形破坏模式预测结果。
43.需要说明的是，步骤103的步骤过程中，针对目标杆塔所在的滑坡区域，结合杆塔失稳控制指标，如：滑体偏移、滑坡冲击体荷载作用点和输电杆塔挠曲度，根据仿真失稳指标数据确定目标杆塔在滑坡作用下的变形破坏模式预测结果，例如，若滑体偏移距离小于滑体到杆塔之间的距离，则杆塔安全，否则杆塔会受到冲击破坏；若滑坡冲击体荷载作用点在杆塔，则杆塔破坏模式为冲击淤埋型，否则为变形破坏型；基础的变形导致了杆塔内部内力的重新分布，若杆塔杆件轴力达到屈服状态即输电杆塔最大绕曲度时将会发生变形，从而发生破坏。
44.以上为本技术提供的一种杆塔变形破坏模式预测方法的一个实施例的详细说明，下面为本技术提供的一种杆塔变形破坏模式预测装置的一个实施例的详细说明。
45.请参阅图2，本技术第二个实施例提供了一种杆塔变形破坏模式预测装置，包括：
46.相对位置关系确定单元201，用于获取目标杆塔与滑坡的位置信息，确定目标杆塔与滑坡的相对位置关系；
47.变形破坏仿真处理单元202，用于基于相对位置关系，通过有限元仿真方式和ansys数值模拟方式，对目标杆塔进行滑坡变形作用下的变形破坏仿真，以得到目标杆塔的变形破坏仿真数据；
48.碰撞冲击仿真处理单元203，用于基于相对位置关系，通过滑体动能与受灾体最大
抗冲击能的物理关系，对目标杆塔进行滑体碰撞仿真，以得到目标杆塔的碰撞冲击仿真数据；
49.变形破坏模式预测单元204，用于根据变形破坏仿真数据和碰撞冲击仿真数据，结合预设的杆塔失稳指标项，得到目标杆塔的仿真失稳指标数据，以便根据仿真失稳指标数据确定目标杆塔在滑坡作用下的变形破坏模式预测结果。
50.更具体地，相对位置关系具体包括：杆塔位于滑坡体内、杆塔位于滑坡后缘滑体外侧、杆塔位于滑坡两侧和杆塔位于滑坡的下方。
51.更具体地，变形破坏仿真处理单元202具体包括：：
52.有限元仿真处理子单元2021，拥有基于现场环境模型，通过有限元仿真方式，对目标杆塔进行滑坡变形作用仿真，得到目标杆塔的杆塔基础在滑坡变形作用下的位移曲线，并根据位移曲线确定目标杆塔的杆塔基础的相对变形类型；
53.ansys数值模拟处理子单元2022，用于根据相对变形类型，通过ansys数值模拟方式，计算目标杆塔各个杆塔基础的变形参数，以根据变形参数间的比较结果确定目标杆塔的变形破坏仿真数据。
54.更具体地，杆塔失稳指标项具体包括：滑体偏移量、滑坡冲击体荷载作用点和输电杆塔挠曲度。
55.更具体地，相对变形类型具体包括：单基础沉降、双基础沉降、三基础沉降、水平位移加单基础沉降、水平位移加双基础沉降、水平位移加三基础沉降以及基础之间无相对位移。
56.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
57.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
58.本技术的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
59.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
60.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以
是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
61.所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read
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only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
62.以上所述，以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的精神和范围。