CN105931135A - 输电塔辅助材计算长度确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种输电塔辅助材计算长度确定方法及装置，其中确定方法包括如下步骤：判断步骤，判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型；类型包括自由端点和约束端点；确定步骤，根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度。本发明通过先判断辅助材两个端点的类型，再根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且该方法可以自动计算辅助材的计算长度，无需设计人员手动计算，不仅降低了出错率，确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性，而且减轻了设计人员的工作量。

Description

输电塔辅助材计算长度确定方法及装置

技术领域

本发明涉及输变电工程技术领域，具体而言，涉及一种输电塔辅助材计算长度确定方法及装置。

背景技术

随着我国经济的飞速发展，在促进国民经济不断提高的同时，我国的电力行业也在不断发展。输电线路为我国的电力供应提供了基础和保障，在电力供应系统中发挥着关键性的作用。其中，输电塔是支持高压或超高压架空送电线路的导线和避雷线的构筑物，是架空输电线路的重要组成部分，起着支撑导线、地线及其他附件的作用。

在输电塔的设计中，特别是对于特高压铁塔等大型输电塔，计算模型中含有较多的辅助材，辅助材起到了支撑受力材的作用。当对辅助材进行计算时，首先确定该辅助材杆件的计算长度。通常，设计人员按照受力材的杆件计算参数，逐根计算辅助材的方向和计算长度。然而，对于大型输电塔的计算模型，辅助材往往会有几百根，这样，设计人员的计算工作量增大，并且由于设计人员进行人工逐根计算，所以容易出现计算错误，降低了计算的准确度。如果输电塔的计算模型修改之后，需要将辅助材的计算长度进行重新校核，由于计算模型与辅助材计算长度的数据无法自动匹配，所以设计人员需要人工手动校核，无疑增加了设计人员的工作量。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种输电塔辅助材计算长度确定方法及装置，旨在解决现有技术中人工计算辅助材计算长度导致的工作量大、计算准确度低的问 题。

一个方面，本发明提出了一种输电塔辅助材计算长度确定方法，该方法包括如下步骤：判断步骤，判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型；类型包括自由端点和约束端点；确定步骤，根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，判断步骤中，当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定辅助材的该端点为约束端点。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，判断步骤中，当与辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定辅助材的该端点为约束端点。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，判断步骤中，当与辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，判断辅助材的端点类型的方法进一步包括：判断子步骤，判断各杆件与辅助材的位置关系；位置关系包括各杆件位于辅助材的两侧或同侧；确定子步骤，如果各杆件位于辅助材的两侧，则确定辅助材的该端点为约束端点；如果各杆件均位于辅助材的同侧，则确定辅助材的该端点为自由端点。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，判断子步骤中，当与辅助材的端点相汇交的杆件均为与辅助材非共线的杆件时，则判断子步骤进一步包括：从各杆件的端点分别向辅助材做垂线，并计算各垂线的单位向量，单位向量的方向为从杆件的端点指向垂足；如果各杆件的单位向量均相等，则确定各杆件位于辅助材的同侧；如果各杆件的单位向量不完全相等，则确定各杆件位于辅助材的两侧。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，判断子步骤中，当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含有与辅助材共线的杆件时，则判断子步骤进一步包括：若与辅助材的端点相汇交的杆件仅为一根共线杆件，则确定杆件位 于辅助材的同侧；若与辅助材的端点相汇交的杆件大于等于两根，则只判断非共线杆件与辅助材的位置关系。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定方法中，确定步骤进一步包括：如果辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中辅助材的几何长度确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的最小轴；如果辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中辅助材的几何长度的两倍确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的平行轴。

本发明中，通过先判断辅助材两个端点的类型，再根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且该方法可以自动计算辅助材的计算长度，无需设计人员手动计算，不仅降低了出错率，确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性，而且减轻了设计人员的工作量，解决了现有技术中人工计算辅助材计算长度导致的工作量大、计算准确度低的问题。

另一方面，本发明还提出了一种输电塔辅助材计算长度确定装置，该装置包括：判断模块和确定模块，其中，判断模块用于判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型；类型包括自由端点和约束端点；确定模块用于根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定装置中，判断模块还用于：当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定辅助材的该端点为约束端点；当与辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定辅助材的该端点为约束端点；当与辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，如果各杆件位于辅助材的两侧，则确定辅助材的该端点为约束端点；如果各杆件均位于辅助材的同侧，则确定辅助材的该端点为自由端点。

进一步地，上述输电塔辅助材计算长度确定装置中，确定模块还用于：如 果辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中辅助材的几何长度确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的最小轴；如果辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中辅助材的几何长度的两倍确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的平行轴。

本发明中，通过判断模块判断辅助材两个端点的类型，确定模块根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且无需设计人员手动计算，该装置能够自动判断辅助材两个端点的类型，并自动求解辅助材的计算长度，不仅降低了出错率，有效地确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性；此外，即使输电塔空间计算模型进行修改，该装置对辅助材的计算长度进行重新校核时，也无需人工手动校核，大大减少了设计人员的工作量。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法的又一流程图；

图3为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法中，输电塔的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法中，杆件与辅助材的位置关系判断的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定装置的结构框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

方法实施例：

参见图1，图1为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法的流程图。如图所示，本发明实施例提出的输电塔辅助材计算长度确定方法包括如下步骤：

判断步骤S1，判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型，其中，端点的类型包括自由端点和约束端点。参见图3，输电塔空间模型中设置有多根辅助材400，每根辅助材400的两个端点的类型可以相同，也可以不同。其中，约束端点为承受力的作用点。

确定步骤S2，根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度。具体实施时，根据判断步骤S1判断出的辅助材400两个端点的类型，结合输电塔空间模型中辅助材的几何长度来确定辅助材的计算长度。其中，辅助材的几何长度为辅助材在输电塔空间模型中的实际长度。

具体地，如果辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中该辅助材的几何长度确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的最小轴。如果辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中该辅助材的几何长度的两倍确定辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的平行轴，也就是说，如果辅助材的两个端点中有一个端点为自 由端点或者两个端点均为自由端点，则辅助材的计算长度为几何长度的两倍。

可以看出，本实施例中，通过先判断辅助材两个端点的类型，再根据两个端点的类型来确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且该方法可以自动计算辅助材的计算长度，无需设计人员手动计算，不仅降低了出错率，确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性，而且减轻了设计人员的工作量，解决了现有技术中人工计算辅助材计算长度导致的工作量大、计算准确度低的问题。

上述实施例中，判断步骤S1中判断辅助材两个端点的类型的方法有以下三种情况。第一种情况为：当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定辅助材的该端点为约束端点。具体地，辅助材的端点处可以汇交多根杆件，如果在汇交的多根杆件中至少有一根为受力材300，则该端点为约束端点。其中，受力材300为能够承受作用力的杆件。

第二种情况为：当与辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定辅助材的该端点为约束端点。也就是说，当辅助材端点处汇交的各杆件所处的平面为至少两个时，则该端点为约束端点。

第三种情况为：当与辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，判断辅助材端点类型的方法进一步包括：

判断子步骤S11：判断各杆件与辅助材的位置关系，其中，该位置关系包括各杆件位于辅助材的两侧或同侧。也就是说，当辅助材端点处汇交的各杆件若均为辅助材400，并且各杆件均位于同一个平面时，则先判断各杆件与辅助材400的位置关系，根据位置关系进一步确定辅助材的该端点的类型。

参见图2，图2为本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定方法的又一流程图。各杆件与辅助材的位置关系的判断方法包括以下两种子情况。第一种子情况为：当与辅助材的端点相汇交的杆件均为与辅助材非共线的杆件，则该判断子步骤S11进一步包括：

步骤S111：从各杆件的端点分别向辅助材做垂线，并计算各垂线的单位向量，其中单位向量的方向为从杆件的端点指向垂足。如果各杆件的单位向量均相等，则确定各杆件位于辅助材的同侧；如果各杆件的单位向量不安全相等，则确定各杆件位于辅助材的两侧。

具体地，当辅助材的端点相汇交的各杆件均与该辅助材非共线时，由各杆件的端点分别向辅助材400作垂线，并计算各垂线的单位向量，由于单位向量的大小均是相同的，并且，该单位向量的方向均是从杆件的端点指向垂足，所以比较各杆件垂线的单位向量是否相等，也就是判断各杆件垂线的单位向量的方向是否相同。若各杆件垂线的单位向量相等，即各杆件垂线的单位向量的方向相同，则各杆件均位于辅助材的同侧；若各杆件垂线的单位向量不完全相等，即各杆件垂线的单位向量的方向不完全相同，则各杆件均位于辅助材的两侧。

第二种子情况为：当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含有与辅助材共线的杆件，则该判断子步骤S3进一步包括：

步骤S112：若与辅助材的端点相汇交的杆件仅为一根共线杆件，则确定该杆件位于辅助材的同侧；若与辅助材的端点相汇交的杆件大于等于两根，则只判断非共线杆件与辅助材的位置关系。

具体地，若与辅助材的端点相汇交的杆件大于等于两根，也就是说杆件中既有与辅助材共线的杆件，也有与辅助材非共线的杆件。由于与辅助材共线杆件的垂线的向量为0，所以无法与其他杆件的垂线的单位向量进行比较，因而忽略与辅助材共线的杆件，只判断与辅助材非共线的杆件与辅助材的位置关系，则非共线杆件与辅助材的位置关系的判断参照上述步骤S111。

例如，参见图4，对于辅助材5850-5870，在端点5850处汇交的杆件有5根，分别为5850-5860、5850-5880、5850-5910、5850-6010、5850-5890，从5根杆件的另一个端点分别向辅助材5850-5870做垂线，分别为：5860-D、5880-E、6010-C、5890-B，并分别计算各垂线的单位向量，其中各单位向量的方向均为各杆件的另一端点指向垂足，即：垂线5860-D的单位向量的方向为由5860指 向D、垂线5880-E的单位向量的方向为由5880指向E、垂线6010-C的单位向量的方向为由6010指向C、垂线5890-B的单位向量的方向为由5890指向B。由于5850-5910与5850-5870共线，所以5850-5910的垂线向量为零，则不考虑5850-5910。然后，将各垂线的单位向量进行比较，由于各单位向量的大小均相等，所以比较各单位向量的方向，通过比较得知，各单位向量的方向不完全相同，则在端点5850处汇交的杆件位于辅助材5850-5870的两侧，端点5850为约束端点。

在端点5870处汇交的杆件有3根，分别为5870-5890、5870-6000、5870-2330，从这3根杆件的另一端点分别向辅助材5850-5870做垂线，分别为：5890-B、6000-A，并分别计算各垂线的单位向量，其中各单位向量的方向均为各杆件的另一端点指向垂足，即：垂线5890-B的单位向量的方向为由5890指向B、垂线6000-A的单位向量的方向为由6000指向A。由于5870-2330与5850-5870共线，所以5870-2330垂线向量为零，则不考虑5870-2330。然后，将各垂线的单位向量进行比较，由于各单位向量的大小均相等，所以比较各单位向量的方向，通过比较得知，各单位向量的方向完全相同，则在端点5870处汇交的各杆件位于辅助材5850-5870的同侧，端点5870为自由端点。

确定子步骤S12：如果各杆件位于辅助材的两侧，则确定辅助材的该端点为约束端点；如果各杆件均为位于辅助材的同侧，则确定辅助材的该端点为自由端点。

可以看出，本实施例中，通过列举几种不同的情况来判断辅助材的两个端点的类型，判断方法简单、方便，并且能够准确地确定辅助材的端点的类型。

综上所述，本实施例中，通过先判断辅助材两个端点的类型，再根据两个端点的类型来确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且该方法可以自动计算辅助材的计算长度，无需设计人员手动计算，不仅降低了出错率，确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性，而且减轻了设 计人员的工作量。

装置实施例：

本实施例还提出了一种输电塔辅助材计算长度确定装置，参见图3和图5，图中示出了本发明实施例提供的输电塔辅助材计算长度确定装置的优选结构。如图所示，该装置包括：判断模块100和确定模块200。其中，判断模块100用于判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型，该类型包括自由端点和约束端点。确定模块200用于根据辅助材两个端点的类型确定辅助材的计算长度。

具体地，判断模块100在判断辅助材的端点的类型时，分为以下三种情况进行判断。第一种情况为：当与辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定辅助材的该端点为约束端点。第二种情况为：当与辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定辅助材的该端点为约束端点。第三种情况为：当与辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，如果各杆件位于辅助材的两侧，则确定辅助材的该端点为约束端点；如果各杆件均位于辅助材的同侧，则确定辅助材的该端点为自由端点。

确定模块200在具体确定辅助材的计算长度时，如果辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中该辅助材的几何长度确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的最小轴；如果辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中该辅助材的几何长度的两倍确定为辅助材的计算长度，辅助材的失稳方向为辅助材截面的平行轴。也就是说，如果辅助材的两个端点中有一个端点为自由端点或者两个端点均为自由端点，则辅助材的计算长度为几何长度的两倍。

其中，该装置的具体实施过程参见上述方法实施例中的说明即可，本实施例在此不再赘述。

可以看出，本实施例中，通过判断模块判断辅助材两个端点的类型，确定模块根据两个端点的类型确定辅助材的计算长度，这样无需参照受力材的杆件 计算参数即可确定辅助材的计算长度，计算简单、方便，降低了计算工作量，并且无需设计人员手动计算，该装置能够自动判断辅助材两个端点的类型，并自动求解辅助材的计算长度，不仅降低了出错率，有效地确保了辅助材计算长度的准确度，进而保证了辅助材的稳定性，还减轻了设计人员的工作量，解决了现有技术中人工计算辅助材计算长度导致的工作量大、计算准确度低的问题；此外，即使输电塔空间计算模型进行修改，该装置对辅助材的计算长度进行重新校核时，也无需人工手动校核，大大减少了设计人员的工作量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，包括如下步骤：

判断步骤，判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型；所述类型包括自由端点和约束端点；

确定步骤，根据所述两个端点的类型确定所述辅助材的计算长度。

2.根据权利要求1所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述判断步骤中，当与所述辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定所述辅助材的该端点为约束端点。

3.根据权利要求1所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述判断步骤中，当与所述辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定所述辅助材的该端点为约束端点。

4.根据权利要求1所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述判断步骤中，当与所述辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，判断所述辅助材的端点类型的方法进一步包括：

判断子步骤，判断所述各杆件与所述辅助材的位置关系；所述位置关系包括所述各杆件位于所述辅助材的两侧或同侧；

确定子步骤，如果所述各杆件位于所述辅助材的两侧，则确定所述辅助材的该端点为约束端点；如果所述各杆件均位于所述辅助材的同侧，则确定所述辅助材的该端点为自由端点。

5.根据权利要求4所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述判断子步骤中，当与所述辅助材的端点相汇交的杆件均为与所述辅助材非共线的杆件时，则所述判断子步骤进一步包括：

从各杆件的端点分别向所述辅助材做垂线，并计算各所述垂线的单位向量，所述单位向量的方向为从杆件的端点指向垂足；

如果所述各杆件的单位向量均相等，则确定所述各杆件位于所述辅助材的同侧；如果所述各杆件的单位向量不完全相等，则确定各所述杆件位于所述辅助材的两侧。

6.根据权利要求4所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述判断子步骤中，当与所述辅助材的端点相汇交的杆件中包含有与所述辅助材共线的杆件时，则判断子步骤进一步包括：

若与所述辅助材的端点相汇交的所述杆件仅为一根共线杆件，则确定所述杆件位于所述辅助材的同侧；

若与所述辅助材的端点相汇交的杆件大于等于两根，则只判断非共线杆件与所述辅助材的位置关系。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的输电塔辅助材计算长度确定方法，其特征在于，所述确定步骤进一步包括：

如果所述辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中所述辅助材的几何长度确定为所述辅助材的计算长度，所述辅助材的失稳方向为所述辅助材截面的最小轴；

如果所述辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中所述辅助材的几何长度的两倍确定为所述辅助材的计算长度，所述辅助材的失稳方向为所述辅助材截面的平行轴。

8.一种输电塔辅助材计算长度确定装置，其特征在于，包括：

判断模块(100)，用于判断输电塔空间模型中辅助材的两个端点的类型；所述类型包括自由端点和约束端点；

确定模块(200)，用于根据所述两个端点的类型确定所述辅助材的计算长度。

9.根据权利要求8所述的输电塔辅助材计算长度确定装置，其特征在于，所述判断模块(100)还用于：当与所述辅助材的端点相汇交的杆件中包含受力材时，则确定所述辅助材的该端点为约束端点；当与所述辅助材的端点相汇交的各杆件位于至少两个平面时，则确定所述辅助材的该端点为约束端点；当与所述辅助材的端点相汇交的各杆件均为辅助材且位于同一平面时，如果所述各杆件位于所述辅助材的两侧，则确定所述辅助材的该端点为约束端点；如果所述各杆件均位于所述辅助材的同侧，则确定所述辅助材的该端点为自由端点。

10.根据权利要求8或9所述的输电塔辅助材计算长度确定装置，其特征在于，所述确定模块(200)还用于：如果所述辅助材的两个端点均为约束端点，则将输电塔空间模型中所述辅助材的几何长度确定为所述辅助材的计算长度，所述辅助材的失稳方向为所述辅助材截面的最小轴；如果所述辅助材的两个端点中的任一端点为自由端点，则将输电塔空间模型中所述辅助材的几何长度的两倍确定为所述辅助材的计算长度，所述辅助材的失稳方向为所述辅助材截面的平行轴。