摘要：杆塔结构是输电线路的关键部位，其作用是为了确保电网系统的安全、稳定、可靠运行，但是就目前而言，我国输电线路杆塔结构在设计方面还存在一些问题，包括自然因素、人为因素等，均有可能会对我国输电线路产生一定的影响，继而产生经济损失。基于此，本文对输电线路杆塔结构设计现状进行总结，对输电线路杆塔结构优化设计对策进行研究，对以后输电线路杆塔结构设计展望进行探讨。
关键词:输电线路；杆塔；结构；优化；
1、输电线路杆塔的概念
输电线路杆塔是用于支撑架空输电线路的导线和地线，作用是要保持输电线路杆塔之间以及输电线路与地面之间有一定的距离，这样不管天气条件有多么的恶劣，电能也能得到顺利的输送，百姓的正常工作和生活也会得到保证，所以必须要保证其安全稳定，对整个电路的稳定运行都有着至关重要的作用。输电线路杆塔的主要制造成分是钢材或钢筋混凝土，是架空输电线路的主要支撑结构；而角钢塔则是高压输电线路杆塔的最常见形态之一，因为其安全稳固并且使用时间长，但是也存在着造价太高、施工困难等问题。
2、输电线路杆塔结构设计和建设现状
输电线路杆塔是支承架空输电线路与地线的重要工具，它能使输电线路与地面之间保持一定距离。这样一来，即使是在恶劣的天气条件下，输电线路也能顺利输送电能，保证人们的正常生活和工作。因此，输电线路杆塔的安全可靠程度会对整个输电线路的安全产生重要影响。纵观我国输电线路的架线过程及资金投入情况，我们可以发现，杆塔建设的成本投入占主体投入的30％以上，对输电线路的经济效益影响重大。随着我国高压网络体系的进一步建设，各种新型输电技术不断涌现并得到了广泛的应用，输电线路杆塔建设数量越来愈多，结构也在不断优化，其建设类型也朝着高负荷、大型化的方向发展。
与我国先进制造业的发展水平相比，国内目前的杆塔设计水平较低，与社会发展的要求并不相适应。就目前情况来看，我国的输电线路杆塔主要是由两类企业生产制造的：第一，国营电力设备企业或一些设备定点生产企业；第二，手工生产企业。前者经济实力雄厚，加工技术和能力较强，从业人员也较多；后者主要是由一些个体企业、乡镇企业、民营企业等组成的，其生产加工技术水平较低，甚至无技术可言。就总体情况来看，我国目前杆塔设计水平较低，需要进一步改进技术，提高设备质量。
3、输电线路杆塔结构优化设计对策
3.1、优化方法
输电线路杆塔结构开展设计优化的方法，必须遵循重量轻、型式美以及加工运输便捷的原则，其中涉及到动态规划优化法。动态规划法指的是通过各种方法，确保解决过程达到最优化的状态。然而，动态规划法仅仅适合某一种最优性质问题开展求解，要不然会丧失实际意义。输电线路杆塔进行设计时，工作人员必须利用持续探究的方法寻求最佳方案，设计人员要按照杆塔工程的安装现场，研发与实际情况想贴合，结合相关物理概念及相关算法程序，对具有一定美感、质量的杆塔进行设计，该过程就是设计人员经常用到的动态规划法。设计人员应当降低杆塔迎风面积，以及确保塔头高度始终处于合适的范围内，从而达到提升杆塔质量的目的。
3.2、杆塔塔头形式选择
干字形及羊角形是目前输电线路杆塔直线塔塔头的主要形式，其中羊角形塔头的应用非常广泛，主要是和其质量轻有关。此外，转角塔也是输电线路杆塔的类型之一，其计算受力和直线塔相比要大很多，因此大多选用干字形作为塔头形式。
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3.3、塔身坡度和塔根开尺寸的优化
塔身坡度与塔腿根开尺寸等因素，对于塔身斜材、主材的规格进行选取等会产生一定的影响，同时会对杆塔的美观度与总重量产生直接影响。对塔身坡度进行科学合理的选择，能够让塔材受力尽可能地均匀，可以让材料规格的调整和塔材应力分布的改变相互协调。研究发现，最佳坡度和根开能对整座铁塔的重量作为目标函数开展计算，考虑基础作用力以及构件受力性能等因素。
3.4、斜材优化布置
为确保腹杆受力均匀、合理，可对腹杆水平角进行控制，合理范围为35°～45°；为避免腹杆产生同时受压的现象，可以在隔面处进行K形腹杆的设置，或者针对塔身隔面间交叉腹杆数量进行优化设计；必须确保斜材布置简洁，以及传力路线清晰无误，而且塔身布材保持均匀协调，从而可以对主、斜材受力情况进行合理分配；针对斜材坡度、长度等因素进行优化设计，对最小轴、平行轴等布置方案进行对比分析，对小交叉、大交叉进行筛选，从而尽可能地减轻塔重。
3.5、节点构造优化
节点构造设计方面可以参考以下几个方面的原则：为降低杆件断面损失，必须要尽可能的防止产生两面连接杆件对孔布置的现象；要尽可能地避免产生节点板受弯、杆件偏心连接等现象；要尽可能地降低节点板面积，选择紧凑式连接节点；为减少杆塔重量，应尽可能地对包角钢连接数量进行控制；推荐使用多排螺栓，来对斜材、主材进行布置。
3.6、合理运用计算机技术
对杆塔构造进行设计，可以合理运用计算机放样绘图等方法，同时结合手动校正的方法，实现杆塔基础构造的合理设计。在针对杆塔基础进行优化设计过程中，应当以杆塔构造环节的最佳方案作为依据，建立和完善力学模型，并且针对杆塔基础强度进行深入分析，对优化方案进行完善，确保杆塔基础的结构稳定牢固。最后环节利用计算机，综合考虑相关设计方案、强度分析以及优化方案等，对施工图进行确定，制定施工环节明细表。这种方法可以确保杆塔基础之间保持独立，可以促进各部分的联系性的加强，保证架空输电线路杆塔基础设计施工更加自动、高效。
4、以后输电线路杆塔结构设计展望
和发达国家现状进行对比，我国在输电线路杆塔结构设计方面还存在许多问题，设计方面还要深入优化。在未来一段时间内，我国输电线路杆塔结构设计方向可以参考以下方案：设计理论方面借鉴国外先进经验，必须结合我国实际国情，对设计理念进行完善。其中，要着重研究杆塔和基础的作用，完成杆塔、塔基以及线路设计一体化；荷载取值过程中着重动力风荷载取值的相关研究，尤其是针对地形复杂区域，本身选择资料就非常有限，因此要加强研究。
结束语
综上所述，杆塔作为输电线路的重要的组成部分，它的设计和安装对整个输电线路都有着十分重要的影响，一点小的失误都有可能造成比较严重的问题，那不仅会对我国各项的经济发展会造成影响，也会对电力事业的发展有一定的阻碍，甚至会对人们的生命安全造成一定的威胁。因此，我们必须要做好输电线路杆塔结构的优化工作，使其更好地发挥作用，这也是相关部门和电力企业所要面临的重大工作难题之一。在输电线路杆塔的优化过程中，设计及技术人员必需要做好优化方法的选择、塔头类型的选择、传感路线的优化等工作。相信随着社会发展的需要，在各类工作人员的一致努力下，输电线路杆塔结构将会通过更加完善的优化来适应社会的发展需要。
参考文献
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论文作者:施志松
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：杆塔论文; 线路论文; 结构论文; 我国论文; 会对论文; 优化设计论文; 坡度论文; 《电力设备》2017年第9期论文;