CN114626127A - 一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法、系统及设备 - Google Patents

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CN114626127A CN202210251661.6A CN202210251661A CN114626127A CN 114626127 A CN114626127 A CN 114626127A CN 202210251661 A CN202210251661 A CN 202210251661A CN 114626127 A CN114626127 A CN 114626127A
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朱彬荣
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State Grid Jiangsu Electric Power Co ltd Construction Branch
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Abstract

本发明提供了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法、系统及设备，包括：基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。本发明考虑计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比更加准确的计算了输电塔圆管主材压弯稳定承载力，有效解决了现行规范无法准确计算输电塔圆钢管主材双向压弯稳定承载力的问题。

Description

一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法、系统及设备
技术领域
本发明涉及输电线路杆塔结构设计方法领域，具体涉及一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法、系统及设备。
背景技术
大跨越输电工程相较于其他跨越方案，具有投资相对较低、工期相对较短、运维成本相对较小等优势，成为输电跨越工程的主要选择。随着跨越距离的增大，超高杆塔也应运而生。随着电压等级、跨越距离的不断增大，跨越塔的高度和承受的荷载也在逐渐增加，杆塔主材一般采用圆钢管、圆钢管混凝土、圆钢管-钢骨混凝土(统称为“圆钢管主材”)，这类主材两端轴力均存在偏心并使其承受双向压弯荷载。大跨越输电塔的荷载工况与高层建筑和大跨拱桥区别较大，目前缺乏针对输电塔特有荷载工况下的构件性能研究和相应的设计方法。双向弯矩作用下的圆钢管构件压弯承载是大跨越输电塔主材典型受荷工况，现行输电塔设计规范均未述及该类型构件承载力计算方法。针对钢管尤其是钢管混凝土构件的相关研究，主要为受到拉、压、弯等单一工况或者组合工况下的承载性能研究，针对圆钢管及钢管混凝土构件双向受弯性能的研究较少。
确定输电塔主材等效弯矩是准确计算输电塔圆钢管主材双向压弯稳定承载力的关键，而弯矩调整系数则是计算等效弯矩的重要参数。由于圆形截面的任意对称性导致其无强弱轴之分，弯矩分量应将端部弯矩合成后再进行计算。现有设计弯矩为平方和开根的矢量形式且取两端最大值，而弯矩调整系数由两个方向的弯矩调整系数相乘得到，在形式上不统一、物理意义也不明确。输电塔构件试验及仿真分析表明，按现有计算方法进行圆钢管或钢管混凝土构件的双向压弯稳定设计，偏于保守，一定程度上造成了材料浪费。
弯矩调整系数与构件欧拉荷载有关。传统双向压弯稳定计算理论中，构件两端约束型式假定为铰接，并据此计算欧拉荷载。而大跨越输电塔圆钢管、圆钢管混凝土主材之间多采用法兰连接，与角钢塔采用的螺栓连接节点板相比，法兰节点刚度较大，其约束型式介于理想铰接和刚接之间。若输电塔主材的临界欧拉荷载按铰接计算，则欧拉荷载计算值偏低，这样输电塔主材的承载力会被低估。
发明内容
为了解决现有技术中由于欧拉荷载计算值偏低，造成弯矩调整系数计算值偏低，进而造成输电塔圆钢管主材双向压弯稳定承载力被低估的问题，本发明提出了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法，包括：
基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
优选的，所述基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置，包括：
基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
优选的，所述欧拉荷载计算式如下式所示：
Figure BDA0003547183350000021
其中：Ncr为实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载，η为圆钢管主材的计算长度系数，EI为惯性矩，EI为圆钢管主材的惯性矩，L为构件长度。
优选的，所述圆钢管主材的计算长度系数η按下式计算：
Figure BDA0003547183350000031
其中：n为圆钢管主材的种类总数，i为正整数；ηi为第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数。
优选的，所述第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数ηi按下式计算：
Figure BDA0003547183350000032
其中，Li为第i种长细比圆钢管主材的构件长度；EiIi为第i种长细比圆钢管主材的惯性矩；Ncri为第i种长细比圆钢管主材的欧拉荷载。
优选的，所述参数计算式如下式所示：
k＝α0.5π/(ηL)；
式中，k为参数值，α为输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，η为圆钢管主材的计算长度系数，L为构件长度。
优选的，所述两个方向的过程参数分别按下式计算：
Figure BDA0003547183350000033
式中，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比；
Figure BDA0003547183350000034
式中，m2为y方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比。
优选的，所述压弯构件力矩平衡方程如下式所示：
Figure BDA0003547183350000035
式中，z为弯矩最大值出现的位置，m2为y方向的过程参数，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θxy为一个圆钢管端部x方向的弯矩与另一个圆钢管y方向的弯矩的比值，k为参数值。
优选的，所述输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数按下式计算：
Figure BDA0003547183350000041
式中，βMv为输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比，L为构件长度。
优选的，所述基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比，包括：
基于获取的输电塔主材参数建立包含法兰节点的输电塔圆钢管主材有限元模型；
通过对所述输电塔圆钢管主材有限元模型进行屈曲分析得到第i种长细比主材的欧拉荷载，其中i为正整数；
由所述第i种长细比主材的欧拉荷载结合计算长度系数计算式得到第i种长细比的圆钢管主材的长度系数；
求所有种长细比的圆钢管主材的长度系数的平均值作为输电塔圆钢管主材的计算长度系数；
基于所述输电塔主材参数中的圆钢管主材端部的偏心距和轴力相乘，得到圆钢管主材端部两个方向的弯矩；
通过计算两个圆钢管主材端部同一方向的弯矩比值和不同方向的弯矩比值，分别得到所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比。
再一方面，本发明还提供了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算系统，包括：
计算模块，用于基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
位置确定模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
系数计算模块，用于基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
优选的，所述位置确定模块，包括：
欧拉荷载确定子模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
参数计算子模块，用于由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
初始长度计算子模块，用于由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
过程参数计算子模块，用于由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
最大位置计算子模块，用于由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
再一方面，本发明还提供了一种计算机设备，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现上述的输电塔主材弯矩调整系数的计算方法。
再一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现上述的输电塔主材弯矩调整系数的计算方法。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法，包括：基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。本发明考虑计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比更加准确的计算了输电塔圆管主材压弯稳定承载力，有效解决了现行规范无法准确计算输电塔圆钢管主材双向压弯稳定承载力的问题。
附图说明
图1为本发明的输电塔主材弯矩调整系数的计算方法的流程示意图；
图2为本发明的承受双向压弯荷载的输电塔圆钢管主材示意图。
具体实施方式
本发明将针对目前规范中输电塔主材弯矩调整系数计算方法中存在的问题，首先由输电塔设计图纸确定计算相关的基本几何参数，而后采用有限元屈曲分析确定实际约束条件下输电塔圆钢管主材的欧拉荷载及对应的计算长度系数，根据主材端部轴力和偏心距分别计算两个方向的端弯矩及弯矩比，而后通过求解压弯构件力矩平衡方程，得到给定轴力比下合成矢量弯矩最大值出现的位置，最后基于弯矩等效原理计算输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，本发明方法有效解决了现行规范无法准确计算输电塔圆钢管主材双向压弯稳定承载力的问题，具有更好的适用性和更高的精度。
实施例1：
本发明提出了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法，如图1所示，包括：
S1：基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
S2：基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
S3：基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
下面对本发明各步骤做详细介绍：
S1中的基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比，具体包括：
输电塔主材参数可通过多种途径获得，比如直接给定，或者通过输电塔设计图纸获取，本实施例中以通过输电塔设计图纸获取为例进行介绍。
(1)根据输电塔设计图纸，确定计算所需的相关参数，包括钢管外径D、厚度t、惯性矩EI、构件长度L。
(2)确定法兰连接输电塔圆钢管主材的计算长度系数。按照长细比λ不同进行分类，建立包含法兰节点的典型输电塔圆钢管主材有限元模型，通过屈曲分析确定第i种长细比主材的欧拉荷载Ncri，由式(a)可得到第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数ηi，为便于设计使用，输电塔圆钢管主材的计算长度系数采用式(b)计算。
Figure BDA0003547183350000071
Figure BDA0003547183350000072
其中：n为圆钢管主材的种类总数，i为正整数；ηi为第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数，Li为第i种长细比圆钢管主材的构件长度；EiIi为第i种长细比圆钢管主材的惯性矩；Ncri为第i种长细比圆钢管主材的欧拉荷载。
(3)确定输电塔圆钢管主材端部弯矩M1x、M2x、M1y、M2y和弯矩比
Figure BDA0003547183350000073
由图2可知，主材两端x、y方向的偏心距分别为e1x、e1y、e2x、e2y。
M1x＝N·e1y，
M1y＝N·e1x，
M2x＝N·e2y，
M2y＝N·e2x，
式中，M1x为钢管主材第一端部x方向弯矩，M2x为钢管主材第二端部x方向弯矩，M1y为钢管主材第一端部y方向弯矩，N为轴力，M2y为钢管主材第二端部y方向弯矩。
为便于理论计算，约定|M1x|＞|M2x|，|M2y|＞|M1y|，|M1x|＞|M2y|，x方向、y方向的弯矩比按下式计算：
Figure BDA0003547183350000074
Figure BDA0003547183350000075
式中，
Figure BDA0003547183350000076
为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比。
两个方向的耦合弯矩比按下式计算：
Figure BDA0003547183350000081
式中，θxy为一个圆钢管端部x方向的弯矩与另一个圆钢管y方向的弯矩的比值。
S2中的基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置，具体包括：
基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
根据(2)确定的输电塔圆钢管主材计算长度系数η，由式(d)计算实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载Ncr。
欧拉荷载计算式如下式所示：
Figure BDA0003547183350000082
其中：Ncr为实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载，η为圆钢管主材的计算长度系数，EI为惯性矩，EI为圆钢管主材的惯性矩，L为构件长度。
定义轴力比按下式计算：
α＝N/Ncr；
参数计算式如下式所示：
k＝α0.5π/(ηL)；
式中，k为参数值，α为输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，η为圆钢管主材的计算长度系数，L为构件长度。
初始计算长度按下式计算：
u＝kL/2；
其中，u为初始计算长度，k为参数值，L为构件长度。
两个方向的过程参数分别按下式计算：
Figure BDA0003547183350000091
式中，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比；
Figure BDA0003547183350000092
式中，m2为y方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比。
(4)由u、
Figure BDA0003547183350000093
求得m1、m2，将参数k、u、
Figure BDA0003547183350000094
m1和m2代入式(c)，可以求得合成矢量弯矩出现的最大位置z。
求解压弯构件力矩平衡方程，得到给定轴力比下合成矢量弯矩最大值出现的位置z的表达式(c)。
Figure BDA0003547183350000095
其中，z为弯矩最大值出现的位置，m2为y方向的过程参数，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θxy为一个圆钢管端部x方向的弯矩与另一个圆钢管y方向的弯矩的比值，k为参数值。
S3中的基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，具体包括：
(5)基于弯矩等效原理计算输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。按照(4)确定的k、u、
Figure BDA0003547183350000096
和z，由式(e)计算双向压弯输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数βMv。
Figure BDA0003547183350000101
式中，βMv为输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比，L为构件长度。
实施例2：
现应用具体实例介绍采用上述方法进行计算输电塔圆钢管主材弯矩调整系数的过程。
以某输电塔为例，圆钢管外径D＝300mm，厚度t＝4mm，构件长度包含5L/8、3L/4、7L/8和L四种，L＝4.186m，钢材弹性模量E＝206GPa，截面惯性矩I＝4.0745×10-5m4。
首先按照(2)方法，该输电塔圆钢管主材长细比λ有25、30、35和40四种，考虑法兰连接影响，建立四种长细比法兰连接圆钢管主材的有限元模型，通过屈曲分析确定4种长细比主材的欧拉荷载Ncri分别为13996kN、9134kN、6673kN和4922kN，由式(a)得到计算长度系数ηi分别为0.93、0.95、0.96和0.98，为便于设计使用，输电塔圆钢管主材的计算长度系数采用式(b)计算，η＝(0.93+0.95+0.96+0.98)/4＝0.955。
按照(3)方法，圆钢管主材两端x、y方向的偏心距分别为e1x＝-20mm、e1y＝20mm、e2x＝20mm、e2y＝20mm，主材两端轴力均为N，M1x＝Ne1y，M1y＝Ne1x，M2x＝Ne2y，M2y＝Ne2x，x方向、y方向的弯矩比为
Figure BDA0003547183350000102
Figure BDA0003547183350000103
两个方向的耦合弯矩比
Figure BDA0003547183350000104
按照(4)方法，弯矩比由(3)确定，
Figure BDA0003547183350000105
采用步骤2确定的计算长度系数η＝0.955，对于长度为L的主材，其欧拉荷载为
Figure BDA0003547183350000106
＝5184kN，构件两端的轴力N＝2592kN，轴力比α＝N/Ncr＝0.5，k＝α0.5π/(ηL)＝0.556，u＝kL/2＝1.111。由u、
Figure BDA0003547183350000107
求得m1＝-3.812，m2＝0.262。将参数k、u、
Figure BDA0003547183350000108
m1和m2代入式
Figure BDA0003547183350000109
可以求得合成矢量弯矩出现的最大位置z＝2m。
按照(5)方法，将步骤4确定的k、u、
Figure BDA0003547183350000111
和z代入下面公式：
Figure BDA0003547183350000112
得到双向压弯输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数βMv＝0.707。
实施例3：
本发明还提供了一种输电塔主材弯矩调整系数的计算系统，包括：
计算模块，用于基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
位置确定模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
系数计算模块，用于基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
所述位置确定模块，包括：
欧拉荷载确定子模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
参数计算子模块，用于由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
初始长度计算子模块，用于由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
过程参数计算子模块，用于由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
最大位置计算子模块，用于由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
欧拉荷载确定子模块通过下式计算实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载：
Figure BDA0003547183350000121
其中：Ncr为实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载，η为圆钢管主材的计算长度系数，EI为惯性矩，EI为圆钢管主材的惯性矩，L为构件长度。
所述圆钢管主材的计算长度系数η按下式计算：
Figure BDA0003547183350000122
其中：n为圆钢管主材的种类总数，i为正整数；ηi为第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数。
第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数ηi按下式计算：
Figure BDA0003547183350000123
其中，Li为第i种长细比圆钢管主材的构件长度；EiIi为第i种长细比圆钢管主材的惯性矩；Ncri为第i种长细比圆钢管主材的欧拉荷载。
参数计算子模块通过下式计算参数值：
k＝α0.5π/(ηL)；
式中，k为参数值，α为输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，η为圆钢管主材的计算长度系数，L为构件长度。
初始长度计算子模块通过下式计算初始计算长度：
u＝kL/2；
其中，u为初始计算长度，k为参数值，L为构件长度。
过程参数计算子模块通过下式计算两个方向的过程参数：
Figure BDA0003547183350000124
式中，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比；
Figure BDA0003547183350000131
式中，m2为y方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比。
最大位置计算子模块通过下式确定最大位置：
压弯构件力矩平衡方程如下式所示：
Figure BDA0003547183350000132
式中，z为弯矩最大值出现的位置，m2为y方向的过程参数，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θxy为一个圆钢管端部x方向的弯矩与另一个圆钢管y方向的弯矩的比值，k为参数值。
系数计算模块通过下式计算输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数：
Figure BDA0003547183350000133
式中，βMv为输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比，L为构件长度。
为了描述方便，以上装置的各部分以功能分为各模块或单元分别描述。当然，在实施本发明时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
实施例4：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种计算机设备，该计算机设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital SignalProcessor、DSP)、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行计算机存储介质内一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能，以实现上述实施例中一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法的步骤。
实施例5：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(Memory)，所述计算机可读存储介质是计算机设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括计算机设备中的内置存储介质，当然也可以包括计算机设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在发明待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种输电塔主材弯矩调整系数的计算方法，其特征在于，包括：
基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置，包括：
基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述欧拉荷载计算式如下式所示：
Figure FDA0003547183340000011
其中：Ncr为实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载，η为圆钢管主材的计算长度系数，EI为惯性矩，EI为圆钢管主材的惯性矩，L为构件长度。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述圆钢管主材的计算长度系数η按下式计算：
Figure FDA0003547183340000021
其中：n为圆钢管主材的种类总数，i为正整数；ηi为第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第i种长细比的圆钢管主材的计算长度系数ηi按下式计算：
Figure FDA0003547183340000022
其中，Li为第i种长细比圆钢管主材的构件长度；EiIi为第i种长细比圆钢管主材的惯性矩；Ncri为第i种长细比圆钢管主材的欧拉荷载。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述参数计算式如下式所示：
k＝α0.5π/(ηL)；
式中，k为参数值，α为输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，η为圆钢管主材的计算长度系数，L为构件长度。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述两个方向的过程参数分别按下式计算：
Figure FDA0003547183340000023
式中，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比；
Figure FDA0003547183340000024
式中，m2为y方向的过程参数，u为初始计算长度，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比。
8.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述压弯构件力矩平衡方程如下式所示：
Figure FDA0003547183340000031
式中，z为弯矩最大值出现的位置，m2为y方向的过程参数，m1为x方向的过程参数，u为初始计算长度，θxy为一个圆钢管端部x方向的弯矩与另一个圆钢管y方向的弯矩的比值，k为参数值。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数按下式计算：
Figure FDA0003547183340000032
式中，βMv为输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数，θx为两个圆钢管端部x方向的弯矩比，θy为两个圆钢管端部y方向的弯矩比，L为构件长度。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比，包括：
基于获取的输电塔主材参数建立包含法兰节点的输电塔圆钢管主材有限元模型；
通过对所述输电塔圆钢管主材有限元模型进行屈曲分析得到第i种长细比主材的欧拉荷载，其中i为正整数；
由所述第i种长细比主材的欧拉荷载结合计算长度系数计算式得到第i种长细比的圆钢管主材的长度系数；
求所有种长细比的圆钢管主材的长度系数的平均值作为输电塔圆钢管主材的计算长度系数；
基于所述输电塔主材参数中的圆钢管主材端部的偏心距和轴力相乘，得到圆钢管主材端部两个方向的弯矩；
通过计算两个圆钢管主材端部同一方向的弯矩比值和不同方向的弯矩比值，分别得到所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比。
11.一种输电塔主材弯矩调整系数的计算系统，其特征在于，包括：
计算模块，用于基于获取的输电塔主材参数得到输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比；
位置确定模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数、圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比结合压弯构件力矩平衡方程确定弯矩最大值出现的位置；
系数计算模块，用于基于所述计算长度系数、所述圆钢管主材端部弯矩比和所述弯矩最大值出现的位置结合弯矩等效原理得到输电塔圆钢管主材的弯矩调整系数。
12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述位置确定模块，包括：
欧拉荷载确定子模块，用于基于所述输电塔圆钢管主材的计算长度系数结合欧拉荷载计算式得到实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载；
参数计算子模块，用于由所述输电塔主材参数中的轴力与所述实际约束条件下圆钢管主材的欧拉荷载的比值，结合参数计算式得到参数值；
初始长度计算子模块，用于由所述参数值和所述输电塔主材参数中的构件长度结合初始计算长度计算式，得到初始计算长度；
过程参数计算子模块，用于由所述初始计算长度和所述圆钢管主材端部弯矩比得到两个方向的过程参数；
最大位置计算子模块，用于由所述参数值、两个方向的过程参数、初始计算长度、所述圆钢管主材端部弯矩比和耦合弯矩比带入压弯构件力矩平衡方程得到弯矩最大值出现的位置。
13.一种计算机设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；
所述处理器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1-10中任一项所述的输电塔主材弯矩调整系数的计算方法。
14.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存有计算机程序，所述计算机程序被执行时，实现如权利要求1-10中任一项所述的输电塔主材弯矩调整系数的计算方法。
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