CN108647387B - 一种特高压输电线路数字化结构设计方法 - Google Patents

一种特高压输电线路数字化结构设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种特高压输电线路数字化结构设计方法，属于输电线路设计技术领域。该方法应用数据库中电气、测量、水文、地质等相关专业的提资数据，结合力学计算、强度计算、稳定计算、连接计算等相关技术，开展杆塔结构设计、基础结构设计工作，包括建立杆塔、基础三维模型，完成杆塔结构选型、杆塔结构内力分析、基础选型、开挖类基础设计、原状土基础设计、杆塔全方位长短腿与不等高基础的优化配置、全线基础配置、排水沟、护坡等防护设施配置；最终成果包括数字化模型及相关设计参数附属信息等、杆塔结构施工图、基础结构图、排水沟、护坡等防护设施施工图。本发明的结构设计方法能够与电气设计进行信息交互，最终设计的结构更加符合使用需求。

Description

一种特高压输电线路数字化结构设计方法
技术领域
本发明涉及一种特高压输电线路数字化结构设计方法，属于输电线路设计技术领域。
背景技术
输电线路数字化设计技术就是以多元地理信息系统和多维信息模型为支撑，采用3S（GIS\GPS\RS）技术，以编码标准体系为统一规范，使用数据库、云计算和三维可视化技术，集成各专业设计软件，实现输电线路专业协同数字化设计。
输电线路的特点决定了输电线路数字化设计必须以GIS平台为载体，因此在数字化设计过程中，GIS将起到统一工作平台和全过程数据载体的作用。输电线路设计元素包括导地线、绝缘子串及其他金具，杆塔、基础及附属设施。在开展数字化设计时，需要调用数据库中设计元素参数，进行校核、计算和优化。数字化设计引入了可视化技术，使人能够在三维图形世界中直接对具有形体的信息进行操作。
数字化结构设计重点在于应用数据库中电气、测量、水文、地质等相关专业的提资数据，结合力学计算、强度计算、稳定计算、连接计算等相关技术，开展杆塔结构设计、基础结构设计工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种特高压输电线路数字化结构设计方法，从而能够得到输电线路全线的数据库模型。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种特高压输电线路数字化结构设计方法，包括以下步骤，
1）、在确定线路路径后由电气专业提出杆塔设计要求，结构专业在数据库中遴选有无符合条件的杆塔；如果有则反馈电气专业并配合开展基础设计的工作，如果没有电气专业提出新的杆塔需求，结构人员介入开始设计新的杆塔；
2）、杆塔结构设计完成后生成杆塔结构图，根据杆塔结构图生成杆塔数字化模型并录入系统数据库，然后配合电气专业开展选线和排位的工作同时进行基础设计工作；
3）、基础设计时先确定杆塔的参数并进行相关提资后进行地形判断；如果线路位于平地，则直接从系统数据库遴选有无符合条件的模块；如果线路位于山区或丘陵则将杆塔进行调整设计后从系统数据库遴选有无符合条件的模块；
4）、步骤3中如果系统数据库中有符合条件的模块则直接输出全线基础数据模型；如果数据库中没有符合条件的模块则先进行相关的基础计算并输入系统数据库中后再进行全线基础数据模型的输出。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中在设计新杆塔时需要将电气专业设计的新杆塔的结果输出作为设计依据。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤1中在设计新杆塔时需要将电气专业设计新杆塔的间隙圆与荷载计算书作为设计依据。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中的相关提资包括测量提资、地质提资和水文提资。
本发明技术方案的进一步改进在于：步骤3中如果线路位于山区或丘陵，对杆塔的调整设计包括调整杆塔长短腿与高低柱基础组合配置及降基调整。
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
本发明的输电线路结构数字化设计方法分为杆塔部分和基础部分。在数字化杆塔部分将新规划的杆塔在三维数据模型计算完成后充实已有的系统数据库，方便线路选线、排位、加工、组装等；在数字化基础部分将使用相关专业的提资，在系统数据中选配基础，自动校验杆塔和基础连接，生成全线数字化基础模型，方便施工。工程完工后整理整套数字化模型指导后续设计，针对运维部门的正常运维、检修及抢修过程，发挥重要作用。
本发明的设计方法实现了特高压输电线路结构设计的数字化，能够与电气设计进行信息的交互，使最终设计得到的结构更加符合使用需求。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细说明：
本发明公开了一种特高压输电线路数字化结构设计方法，用于特高压输电线路的数字化设计过程中的结构设计。该方法设计重点在于应用数据库中电气、测量、水文、地质等相关专业的提资数据，结合力学计算、强度计算、稳定计算、连接计算等相关技术，开展杆塔结构设计、基础结构设计工作，具体提供杆塔受力分析、塔材优化、有限元分析、开挖类基础设计、原状土基础设计、铁塔高低腿配置、基础配置等功能。最终成果包括数字化模型、杆塔结构施工图、基础结构图、设计参数等。下面是具体的实施例：
输电线路结构数字化设计分为杆塔部分和基础部分。在数字化杆塔部分需要将新规划的杆塔在三维数据模型计算完成后充实已有的系统数据库，方便线路选线、排位、加工、组装等；在数字化基础部分需要使用相关专业的提资，在系统数据中选配基础，自动校验杆塔和基础连接，生成全线数字化基础模型，方便施工。工程完工后整理整套数字化模型指导后续设计，针对运维部门的正常运维、检修及抢修过程，发挥重要作用。
一种特高压输电线路数字化结构设计方法，如图1所示，包括以下步骤，
1）、在确定线路路径后由电气专业提出杆塔设计要求，结构专业在数据库中遴选有无符合条件的杆塔；如果有则反馈电气专业并配合开展基础设计的工作，如果没有电气专业提出新的杆塔需求，结构人员介入开始设计新的杆塔。在设计新杆塔时需要将电气专业设计的新杆塔的结果输出作为设计依据。该步骤中在设计新杆塔时需要将电气专业设计的新杆塔的结果输出作为设计依据，具体指的是设计新杆塔时需要将电气专业设计新杆塔的间隙圆与荷载计算书作为设计依据。该步骤在杆塔设计时所需要的实际使用条件等可以从数字化平台中电气专业的设计成果直接提取，实现两个专业间的数据资料共享，减少信息的重复录入。
2）、杆塔结构设计完成后生成杆塔结构图，根据杆塔结构图生成杆塔数字化模型并录入系统数据库，然后配合电气专业开展选线和排位的工作同时进行基础设计工作。杆塔结构设计的成果一般是图纸，是非结构化数据。线路电气专业使用时，还需要对照图纸输入相关的尺寸参数，效率比较低。在数字化设计条件下，就要求杆塔设计成果是数字化、结构化的，能够直接被线路电气相关软件直接读入的。杆塔的数字化设计成果可以是附加大量属性的杆塔模型。
3）、基础设计时先确定杆塔的参数并进行相关提资后进行地形判断；如果线路位于平地，则直接从系统数据库遴选有无符合条件的模块；如果线路位于山区或丘陵则将杆塔进行调整设计后从系统数据库遴选有无符合条件的模块，对杆塔的调整设计包括调整杆塔长短腿与高低柱基础组合配置及降基调整。对杆塔进行调整设计时需要依据数字化信息的地形图、水文地质资料、电气杆塔明细及预降基值利用软件进行长短腿与高低柱组合配置，产生的基础降基值反馈电气专业校验直至平衡。该步骤中的相关提资包括测量提资、地质提资和水文提资。
4）、步骤3中如果系统数据库中有符合条件的模块则直接输出全线基础数据模型；如果数据库中没有符合条件的模块则先进行相关的基础计算并输入系统数据库中后再进行全线基础数据模型的输出。
本发明的设计方法中，前两步为杆塔部分的设计，后两步为基处部分的设计。
线路设计的基础部分设计过程中，会遇到已有基础数据库中的基础不满足设计要求，这时需要设计新的基础。
目前，架空输电线路杆塔常用的基础型式大体可分为两大类：开挖类基础和原状土基础。
1)开挖类基础
主要包括现浇钢筋混凝土柔性直柱、斜柱基础、阶梯式刚性基础、大板基础和联合式基础等。
2)原状土基础
主要包括掏挖基础（直掏挖、斜掏挖）、人工挖孔桩、灌注桩基础、岩石基础（岩石嵌固、岩石锚杆）等。
基础设计需要多方面的信息，包括铁塔的接腿根开，基础作用力，水文地质条件等。基础设计前，需要先收集这些信息。
在数字化设计环境下，铁塔的接腿根开、基础作用力可以直接从杆塔结构输出的杆塔模型中直接读取。各塔基处的水文地质条件可以从三维GIS信息中获取。然后再根据地质水文条件及道路运输等因素综合考虑选择基础类型，输入基础悬臂值，进行基础结构校核及尺寸的优化。再由程序直接输出基础三维模型，并附加上各种参数属性信息，更新到基础数据库。最后，结构人员配置各个塔位基础，得到全线路的基础配置成果。
当输电线路位于山区和丘陵等地区时，需要将铁塔设计成全方位高低腿塔型，四条塔腿均可根据实际地形进行调节组合，以适应塔位处的地形条件。接腿以长短腿为主，再配合高低基础调节基础露头，作为塔腿长度的调节补充。对特别陡的塔位也能通过接腿加长或设计塔脚架、增加立柱露头等形式使输电线路对环境的不利影响降至最低。
在进行数字化铁塔长短腿基础配置时，需要以下几个步骤：
1）、收集每个塔位的塔基地形测量数据，生成高精度DEM，即数字高程模型。收集每个塔位的水文地质条件。
2）、利用高精度的DEM，自动计算单基铁塔的塔基断面图。
3）、按照配腿策略，为每个塔腿选择合适长度接腿。
4）、根据数据库逐基塔腿的地质、水文、测量资料，从基础库中优选适合该塔腿的基础。
5）可通过三维可视化技术查看配腿、配基础的效果图，便于检查。
依据数字化信息的地形图、水文地质资料、电气杆塔明细及预降基值利用软件进行长短腿与高低柱组合配置，产生的基础降基值反馈电气专业校验直至平衡。
本发明的结构设计方法应用数据库中电气、测量、水文、地质等相关专业的提资数据，结合力学计算、强度计算、稳定计算、连接计算等相关技术，开展杆塔结构设计、基础结构设计工作，包括建立杆塔、基础三维模型，完成杆塔结构选型、杆塔结构内力分析、基础选型、开挖类基础设计、原状土基础设计、杆塔全方位长短腿与不等高基础的优化配置、全线基础配置、排水沟、护坡等防护设施配置；最终成果包括数字化模型及相关设计参数附属信息等、杆塔结构施工图、基础结构图、排水沟、护坡等防护设施施工图。
本发明的设计方法实现了特高压输电线路结构设计的数字化，能够与电气设计进行信息的交互，使最终设计得到的结构更加符合使用需求。
本发明的方法能够设计得到新的杆塔模型，在将杆塔模型存入数据库中后，方便同一管理，便电气人员直接使用。同时，能够使杆塔模型的数据库进一步得到完善，方便以后设计中的使用。

Claims (4)

1.一种特高压输电线路数字化结构设计方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）、在确定线路路径后由电气专业提出杆塔设计要求，结构专业在数据库中遴选有无符合条件的杆塔；如果有则反馈电气专业并配合开展基础设计的工作，如果没有电气专业提出新的杆塔需求，结构人员介入开始设计新的杆塔；
2）、杆塔结构设计完成后生成杆塔结构图，根据杆塔结构图生成杆塔数字化模型并录入系统数据库，然后配合电气专业开展选线和排位的工作同时进行基础设计工作；
3）、基础设计时先确定杆塔的参数并进行相关提资后进行地形判断；如果线路位于平地，则直接从系统数据库遴选有无符合条件的模块；如果线路位于山区或丘陵则将杆塔进行调整设计后从系统数据库遴选有无符合条件的模块；
4）、步骤3）中如果系统数据库中有符合条件的模块则直接输出全线基础数据模型；如果数据库中没有符合条件的模块则先进行相关的基础计算并输入系统数据库中后再进行全线基础数据模型的输出；
所述步骤3）中如果线路位于山区或丘陵，对杆塔的调整设计包括调整杆塔长短腿与高低柱基础组合配置及降基调整，在进行数字化铁塔长短腿基础配置时，包括以下几个步骤：
（1）、收集每个塔位的塔基地形测量数据，生成高精度DEM，收集每个塔位的水文地质条件；
（2）、利用高精度的DEM，自动计算单基铁塔的塔基断面图；
（3）、按照配腿策略，为每个塔腿选择合适长度接腿；
（4）、根据数据库逐基塔腿的地质、水文、测量资料，从基础库中选择适合该塔腿的基础；
（5）、通过三维可视化技术查看配腿、配基础的效果图，便于检查；
该设计方法在系统数据库中选配基础，自动校验杆塔和基础连接。
2.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路数字化结构设计方法，其特征在于：步骤1）中在设计新杆塔时需要将电气专业设计的新杆塔的结果输出作为设计依据。
3.根据权利要求2所述的一种特高压输电线路数字化结构设计方法，其特征在于：步骤1）中在设计新杆塔时需要将电气专业设计新杆塔的间隙圆与荷载计算书作为设计依据。
4.根据权利要求1所述的一种特高压输电线路数字化结构设计方法，其特征在于：步骤3）中的相关提资包括测量提资、地质提资和水文提资。
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