CN102506806A - 一种输电杆塔真型试验应变计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电杆塔真型试验应变计算方法，本方法能够结合杆塔真型试验的实际情况，通过已知的应变测量数据，推导出未施加荷载时每个测点的应变初始值，能够计算出真正0％(零荷载)试验加载级时的初始应变，而且考虑到塑性变形的影响，对残余应变也进行了计算。本发明方法通过已知的应变测量值，自动计算初始应变和残余应变，对于计算输电杆塔真型试验时构件的实际受力，具有更好的适用性和更高的精度。

Description

一种输电杆塔真型试验应变计算方法

技术领域

本发明属于输电线路杆塔真型试验测试领域，具体讲涉及一种输电杆塔真型试验应变计算方法。

背景技术

输电杆塔真型试验的建设，可以为各个地区输电线路杆塔加工、线路施工等后续工作开展提供技术支撑。输电杆塔真型试验中，构件内力的测量是通过应变测量来实现的，在弹性范围内，采用下式将试验塔构件的应变测量值推算到实测内力：

N＝E·ε·A/10        (1)

式中：

N-构件的内力，kN；

E-钢材弹性模量，2.06×10⁵MPa；

ε-实测应变值与零值应变的差值×10^-6；

A-杆件实测截面积，cm²；

杆塔真型试验时每个加载级后实测应变值，并不是该加载级构件实际内力的应变值，这主要是由于应变读数值包含了应变片的漂移、上一个试验工况的残余应变等影响，所以在弹性范围内分析计算时，各加载级别时计算应变值，应为该加载级应变测量值减去0％加载级的应变测量值，即假设0％加载级时，各构件内力为零(忽略了塔重产生的内力，0％加载级时应变测量值对应构件内力为零)，然后与0％加载级为基点，通过应变测量值的差值来计算其它各加载级的构件内力。

试验加载级别中的0％，由于此时加载钢丝绳已经提升起来了，加载钢丝绳或多或少的存在一定张力，特别是对于加载钢丝绳较多的试验工况(比如大风工况)，此时由于加载绳的初始张力，可能此时已经加载到5％或者10％了(这主要是由于试验的加载作业特点决定的，并不会影响其它加载级别的荷载精度)，所以0％加载级时应变测量值并不是真正的零荷载对应的应变值。在以往输电杆塔真型试验数据分析时，均没有进行零荷载对应的初始应变的测量或计算，直接将0％加载级别时的应变测量值当成了应变初始值，这样处理会忽略构件的初始内力，导致计算误差。而且传统方法也不考虑残余应变，将造成通过应变计算的构件内力偏大的问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种输电杆塔真型试验应变计算方法，方法结合杆塔真型试验的实际情况，能够通过已知的应变测量数据，推导出未施加荷载时每个测点的应变初始值，同时考虑塑性变形的影响，对残余应变进行计算，本方法通过已知的应变测量值，自动计算初始应变和残余应变。

为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案为：

一种输电杆塔真型试验应变计算方法，其改进之处在于所述方法步骤如下：

零载荷对应初始应变的计算

$\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{75}-{\mathrm{\ϵ}}_0}{{\mathrm{\ϵ}}_{50}-{\mathrm{\ϵ}}_0}=\frac{N_{75}}{N_{50}}=\frac{75\%}{50\%}=1.5---\left(1\right)$

其中：ε₇₅、ε₅₀-75％、50％加载级时应变测量值；

ε₀-未施加荷载且不考虑杆塔自重时初始应变测量值；

N₇₅、N₅₀-75％、50％加载级时杆塔内力；

通过公式(1)得：

ε₀＝2*(1.5ε₅₀-ε₇₅)                    (2)

残余应变的计算

ε_cy＝(ε_{0_2}-ε_{0_1})                      (3)

其中：ε_cy-残余应变值；

ε_{0_1}、ε_{0_2}-试验加载前和加载完成退零后应变测量值；

杆塔实际应变的计算

ε′＝ε-ε₀-ε_cy                        (4)

其中：ε、ε′-实际工况时应变测量值和杆塔的实际应变；

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

本发明方法考虑初始应变对输电线路杆塔真型试验构件内应力的影响，计算出零荷载试验加载级时的初始应变，相比于传统的将试验加载级0％应变测量值近似处理成零荷载初始应变的方法，具有更好的适用性和更高的精度；

同时，本发明方法考虑塑性变形的影响，对残余应变进行计算，使得计算结果与杆塔实际应变值更加接近。

具体实施方式

下面结合实例对本发明进行详细的说明。

本发明提供了-种用于输电线路杆塔真型试验时构件实际应变计算方法。本方法结合杆塔真型试验的实际情况，能够通过已知的应变测量数据，推导出未施加荷载时每个测点的应变初始值，本方法能够计算出真正0％(零荷载)试验加载级时的初始应变；而且考虑到塑性变形的影响，对残余应变也进行了计算，本方法通过已知的应变测量值，自动计算初始应变和残余应变；与传统的将试验加载级0％应变测量值近似处理成零荷载初始应变的方法，本发明对于计算输电杆塔真型试验时构件的实际受力，具有更好的适用性和更高的精度。

本发明是输电杆塔真型试验应变数据处理方法，用于计算构件与承载力对应的实际应变值，其特征在于能够消除初始应变和残余应变对构件实际应变的影响，计算方法包括：

1.零荷载对应的初始应变测量值计算

在输电杆塔设计时，目前主要还是采取线性计算方法，在弹性范围内，杆件内力与荷载大小成一定比例，反应到真型试验时应变测量，就表现为应变读数的增加值应与荷载的增加值成一定比例。按照《DL/T899-2004架空线路杆塔结构荷载试验》规范中对荷载级别的规定，对试验杆塔的主要控制工况施加荷载的级别按设计荷载的50％、75％、90％、95％和100％选取，即在试验工况加载级“0～50％～75％～90％～95％～100％～0％”之中，由于“50％～75％”加载过程中，试验荷载已经达到一定水平，但基本不会接近构件承载极限，即“50％～75％”加载过程是整个加荷试验过程中构件内力最有可能成线弹性变化的区间，所以可能通过50％与75％的应变测量值来自动求解未施加荷载(不考虑自重)时的应变初始测量值。

由于应变读数的增加值与荷载的增加值成比例，所以可得：

$\frac{{\mathrm{\ϵ}}_{75}-{\mathrm{\ϵ}}_0}{{\mathrm{\ϵ}}_{50}-{\mathrm{\ϵ}}_0}=\frac{N_{75}}{N_{50}}=\frac{75\%}{50\%}=1.5---\left(2\right)$

式中：

ε₇₅、ε₅₀-75％、50％加载级时应变测量值；

ε₀-未施加荷载(不考虑自重)时初始应变测量值；

N₇₅、N₅₀-75％、50％加载级时构件内力。

通过公式2，可知未施加荷载时初始应变测量值：

ε₀＝2×(1.5ε₅₀-ε₇₅)                    (3)

每个加载级别时，代表构件实际内力变化的实际应变值，应为该级别的应变测量值减去初始应变测量值，即

ε′_i＝ε_i-ε₀                    (4)

式中：ε′_i-各加载级构件实际应变值；

      ε_i-各加载级应变测量值。

2.残余应变测量值计算

当试验工况加载到100％级别后或超载到一定级别后，如果铁塔未破坏，则将退载到初始状态0％加载级，此时需测量退载后的应变。理想状态下，如果铁塔未破坏，前后两次0％的应变测量值应当基本一致，但由于构件在加载过程中，特别是超载时，部分构件可以已达到屈服，出现了塑性变形，此时将出现加载退零后的0％应变测量值在数值上大于加载前0％应变测量值，两者的差值称为残余应变，其主要原因是由于塑性变形产生的。

ε_cy＝ε_{0_2}-ε_{0_1}                             (5)

杆塔超载工况时构件实际应变计算公式为：

ε′₁₂₀＝ε₁₂₀-ε₀-ε_cy＝ε₁₂₀-ε₀-(ε_{0_2}-ε_{0_1})        (6)

式中：

ε_cy-残余应变值；

ε_{0_1}、ε_{0_2}-试验加载前和加载完成退零后应变测值；

ε₁₂₀、ε′₁₂₀-超载工况(以120％加载级为例)时应变测量值和构件实际应变。

此处已经根据特定的示例性实施例对本发明进行了描述。对本领域的技术人员来说在不脱离本发明的范围下进行适当的替换或修改将是显而易见的。示例性的实施例仅仅是例证性的，而不是对本发明的范围的限制，本发明的范围由所附的权利要求定义。

Claims (1)

1.一种输电杆塔真型试验应变计算方法，其特征在于所述方法步骤如下：

1)零载荷对应初始应变的计算

其中：ε₇₅、ε₅₀-75％、50％加载级时应变测量值；

ε₀-未施加荷载且不考虑杆塔自重时初始应变测量值；

N₇₅、N₅₀-75％、50％加载级时杆塔内力；

通过公式(1)得：

ε₀＝2*(1.5ε₅₀-ε₇₅)            (2)

2)残余应变的计算

ε_cy＝(ε_{0_2}-ε_{0_1})              (3)

其中：ε_cy-残余应变值；

ε_{0_1}、ε_{0_2}-试验加载前和加载完成退零后应变测量值；

3)杆塔实际应变的计算

ε′＝ε-ε₀-ε_cy                (4)

其中：ε、ε′-实际工况时应变测量值和杆塔的实际应变。