汉江大跨越输电塔动态安全评估方法分析

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1、1绪论1．1引言近年来，随着我国国民经济的飞速发展，人们对电的需求量不断的增大，依赖性也越来越强，电力已逐步成为了国家经济建设以及人们生产生活中不可缺少的重要能源。由于各种不同的原因。发电区离负荷区的距离很远．需要寻求一种更加合理有效的输电途径。因此，国家相继兴建了一大批高压、超高压输电线路以及跨江大跨越输电塔，使得高压输电塔在电力行业中得到了广泛的应用。2004年，全国共投产220千伏及以上输电线路约23000公里；2005年，电网建设方面投产220千伏及以上输电线路约25000公里等等Ⅲ。大量的输电塔．线结构分布于高山河各地区，所处

2、地理气候环境复杂，发生了不少由于倒塔所引起的电力系统安全事故，给国民经济带来了巨大的损失瑚(图111o图11输电塔破坏实例Fi91IThed血nageexamplesoftransHnissiontower1992年和1993年，我国5009V高压线路连续两次发生倒塔事故，特别是葛双回路一次串倒7基塔；2002年南京供电局盘钢线8号输电塔突然断裂倒塌，造成南钢股份公司生产中断；2008年初，我国南方大范围遭遇严重的持续低温雨雪重庆大学硕士学位论文冰冻灾害天气，给电网带来了重大危害，咸梦线等多条500kV骨干输电网架发生倒塔断线事故，造成

3、了湖南、湖北、贵州等地区大面积的停电，湘黔线铁路一度停运，南北大动脉京广线湖南段136列火车受阻，致使大量旅客滞留；贵州电网500千伏网架基本瘫痪损坏。表1．1是近年来我国500kV线路倒塔情况统计。表1．1近年来我国输电塔线路的破坏情况!垒!!宝!：!!生1211翌：呈!垡i墨i￡211垒宝121呈!垫2坚￡2翌罂盟堡￡宝尘Z曼呈坚．时间地点破坏情况为了进一步保证杆塔结构的安全，有关部门决定借鉴某些大型桥梁结构的经验，针对大跨越输电塔建立结构状态监测与安全评估系统，对大跨越输电塔结构的工作状态进行长期实时监测，定期对输电塔的安全状态进

4、行评估和预警，以便21绪论提前发现问题，采取处置措施。与此同时，作为～个长期现场观测系统，积累实际观测数据，检验和评估设计建造中所采用的新技术和新方法在实际工程中的实际效果，为今后改进设计方法、提高设计水平及其相关的科研工作提供第一手资料。1．2大型结构健康监测及评估方法研究现状随着现代传感测量技术、网络技术以及结构安全评估理论的高速发展和进步，对于大型和重要工程结构建立长期状态监测和安全评估系统已经成为一种必然的发展趋势。目前国内外针对大型桥梁、大坝以及其它重要基础设旋的主体监测和安全评估系统技术不断走向成熟，已有众多的工程应用实例。

5、我国近年来建设的特大型桥梁多数建立了状态监测与安全评估系统，大大提高监测对象的安全可靠性，表1．2给出了部分实例。然而迄今为止，国内外关于特高压大跨越塔结构状态监测和安全评估系统的工程实例几乎空白，相关的研究也不多，主要工作还停留在大缩尺比模型试验、现场实测以获取局部和短期响应数据的阶段。表1．2已安装监测系统的部分桥梁统计表Table1．2Bridgesthathavebeenequippedwithmonitoringsystems桥名(主)跨度／m国家桥名(主)跨度／m国家明石海峡大桥1990日本汀九桥448+475香港Great

6、Belt1624丹麦汲水门桥1430香港Skarsundet530挪威上海徐浦大桥1074中国南备赞濑户桥1100日本菜园坝长江大桥800中国RamlX450泰国虎门长江大桥888中国Jindo344韩国润扬长江大桥406中国Namhae404美国江阴长江大桥1388中国柜石岛桥700日本芜湖长江大桥2193．9中国1．2．1结构安全状态评估方法研究现状结构的安全状态评估就是对结构的性态改变程度做出判断，从这种角度出发，对结构的安全状态评估相当于对结构的损伤进行识别。国内外学者普遍认为损伤识别应解决以下四个问题：1)结构是否发生损伤；2

7、)结构的损伤位置；3)结构的损伤程度；4)结构的剩余寿命。在上述四个基本问题中，问题1)最简单，问题4)最困难。目前绝大多数方法均针对前三个问题进行研究和分析。按分类标准3重庆大学硕士学位论文的不同，评估方法有多种分类：按是否采用结构模型可以分为有模型的评估方法和无模型的评估方法；按采用静力还是动力指标可以分为基于静力和基于动力的评估方法；按其操作方式可以分为在线评估和离线评估的方法等等。本文按照采用指标是静态还是动态进行论述13．41。①静态评估法静态评估法一般是将结构静态的结果与结构正常状态下得到的参数进行综合比较，从而得到结构参数

8、变化的信息，达到结构的损伤识别与定位的目的。常用的静力参数有刚度、位移、应变、弹性模量等。目前常用的方法有层次分析法、模糊数学法、神经网络及遗传算法、专家系统评估法、综合评价法等。1)层次分析法层次分析法认