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摘要：输电线路杆塔结构的优化设计是值得人们进行深入分析的，因为这关系到电网的运行质量，同时对于人们的生活以及社会的发展都具有一定的影响。只有深入探究其杆塔结构设计部分，才能有助于工作人员了解设计的内容以及现状，找出设计中的不足，进而为后续的优化设计提供一定的参考，从而取得良好的设计效果。因此，这就要求有关人员能够提高对于输电线路杆塔结构优化设计的认识以及重视程度，针对原有的设计问题能够积极采取一些有效的优化措施，以进一步提高杆塔结构的经济性、安全性以及可靠性。
关键词：杆塔结构；架空输电线路；优化设计
1.引言
架空输电线路杆塔结构的设计水平跟输电线路的可靠性以及经济性具备十分紧密的关联，更会对于输电线路的安全运行带来巨大的干扰。架空输电线路杆塔结构要结合不相同的海拔高度来开展设计，其中重要的原因就是杆塔的电气间隔将会受到海拔高度的影响，进而会对于杆塔钢的消耗量开展十分严重的影响。
2.杆塔结构优化设计的必要性
杆塔结构在电力设计中是比较重要的设计内容，对于电力的运输质量以及效益具有很大的影响，就其杆塔结构而言，它是属于超静定结构，如果其中的一个杆件被破坏，其整体结构也可能不会受到太大影响，只有当被破坏的程度达到杆塔的最大荷载时，其杆塔才会被破坏。但是传统的满应力设计方法，已经比较落后，而且不能很好地满足这一要求，因此，这就要求有关人员能够找到优化设计的方法，进一步提高其结构的整体性能，确保其结构承载能力有所提升以增加结构的稳定性与可靠性，这具有重要的意义。
因此，如何确定最大承载能力就显得至关重要。就其杆塔的荷载力就有必要进行详细的分析，实际上，其荷载主要可以分为3种，即永久荷载、可变荷载以及特殊荷载，这3种荷载具有不同的特点。针对永久荷载而言，它不仅包括了杆塔的自重，还包括了导线、设备的重力以及一些预应力等。而针对可变荷载而言，它主要包括一些可变化的荷载，风荷载、人工等附加荷载等。而就特殊荷载而言，主要是特殊情况下的荷载，比如：地震荷载、不平衡张力等荷载。这些不同的荷载在杆塔结构的设计过程中都要考虑在内，这样才能保证其结构设计的优化，使得设计水平有所提高，更好地保证电网运行的效益。
3.架空输电线路杆塔结构设计遇到的问题
3.1杆塔结构型式的选取
针对于输电线路杆塔结构形式开展选取的时候，需要着重考虑到经济效益因素。一般来讲，拉线塔是现如今被国内国外公认为最具备经济效益的输电线路杆塔结构类型，然而拉线塔不适合使用在山区，山区通常会选取自立式铁塔进行替代。我国现如今比较常见的杆塔结构类型主要是拉线塔，以自立式的铁塔为辅助。拉线塔具备多种类型：首先就是绝缘支持式的杆塔，然而其成本与投入是比较大的、生产成本难度也比较大，使用机较少；其次就是拉线-拉索杆塔，其最大的优势就是可以更好的降低相隔间距、保证线路的紧凑性，尤其是适合使用在特高压输电线路当中，最早使用在加拿大以及美国等国家，然而其不足就是杆塔的占据面积比较大；最后就是拉V塔，广泛使用在超高压线路当中。常规自立式铁塔可以划分成单回线路自立式铁塔以及双回供架铁塔两种类型，然而因为机械强度很高，所以十分容易产生故障。
3.2杆塔强度问题
杆塔强度一般会受到杆塔受力类型、结构方式以及生产材料等多种因素的干扰。为了可以使得架空输电线路高效、稳定的给广大电力用户进行供电，杆塔的刚度以及强度也一定要符合有关的规定。我们国家的输电线路大多数都是使用环形截面的混凝土构件，重点原因就是环形的截面混凝土构件节约材料、施工质量好、混凝土强度高。需要我们注意的是，一定要首先开展钢筋的张拉处置，然后在开展预应力构件的浇筑，这样一来可以增加杆塔的使用年限以及稳定性。
4.输电线路杆塔结构优化设计要点
4.1杆塔塔头形式的选择
杆塔塔头的选择也是设计过程中需要注意的方面，这关系到其结构的稳定以及供电的效果。常见的输电线路杆塔直线塔的塔头主要有猫头型、酒杯型和羊角型。猫头型和酒杯型适用于单回输电线路，羊角型适用于双回输电线路。输电线路杆塔还有转角塔，转角塔的计算受力比较大，塔头一般是干字型和鼓型，干字型适用于单回输电线路，鼓型塔适用于双回输电线路。
4.2杆塔塔身断面型式
输电线路杆塔的直线塔塔身主要有2种断面形式，一种是矩形塔称为扁塔，还有一种为正方形塔称为方塔。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆扁塔的重量比方塔轻，但是抗纵向负载能力比方塔差，且使用也没有方塔灵活。方形塔的断面塔头在顺线路的方向上还是有着比较强的刚度，断线的冲击以及串级倒塔的能力也比扁塔强，综合考虑，采用正方形的输电线路杆塔塔身断面型式是最优的结构。
4.3节点构造计算方法
节点构造计算方法的改进也是未来发展过程中应该考虑的问题。这与现实情况有关，由于设计理念、材料等方面的问题，相比于国外的输电线路杆塔结构，我国的杆塔结构比较偏大，而且还比较偏重，这也使得节点构造有很大的不同。因此，未来这方面的研究应该更为具体，由其节点构造与杆件承载力之间的关系还有待探索。
4.4设计计算软件
设计计算软件的应用也是必然的趋势，这是科技时代背景下的新手段，具有一定的先进性，人们能够利用先进的设计计算软件，进行更为精准的计算，尽量避免一些误差的产生。而且就目前而言，我国大多业内采用的设计计算软件是比较陈旧的，一些新的研究成果并没有纳入其中。因此，这就要求有关研究人员能够不断地优化设计计算软件，加快数字化电网的设计与构建，为电网的建设贡献出更大的力量，以提高整体结构设计优化效果，使得设计更为合理、可靠。
4.5新材料的应用研究
新材料的应用在很多结构设计过程中都是人们所着重考量的方面，因为材料是建设的基础，对于整体结构的性能也有很大的影响，而新材料往往更具有优势，一些性能更为突出以满足设计的要求，实现设计的优化，避免出现一些问题。而在未来，输电线路杆塔结构的设计过程中，新材料的应用也是必然的趋势，这也是基本的要求。因此，有关人员就应该加大新材料的研究力度，避免构件形式的单一，注重提高杆塔材料的强度等，同时还要多开发一些符合型的材料。
4.6设计理论体系的完善
设计理论体系的完善是未来我国输电线路杆塔结构发展趋势之一，因为时代永远是在发展的，理论知识也是不断在更新的，在如今的信息时代背景下，每天都有新的理论成果诞生，这为社会的发展做出了重要的贡献。同样在未来输电线路杆塔结构的设计方面，其有关的设计理论体系也必然在不断地进步、完善。由于目前我国输电线路杆塔结构的设计理论体系还比较落后，所以，在一定程度上还有很大的发展空间，突破原有的设计方法不断创新出新的设计理论体系，以更好地适应时代发展的要求。
4.7握结构优化的基本方法
针对输电线路杆塔结构设计环节而言，要求设计人员能够掌握基本的设计要点，这样才能保证优化设计工作的顺利进行，保证设计的合理性以及可靠性。所以，首先应该掌握基本的结构优化方法，这是设计要点之一，只有掌握基本的设计方法才能避免影响后续的设计，为后续的设计提供基础保证。动态规划优化法就是一种合理的优化方法，具有重量轻、运输便捷等特点，人们能够运用这种方法去解决一些问题，以实现最优设计，达到最终优化设计的目的。
4.8荷载取值
荷载取值也是未来研究的重点环节，其对于杆塔结构的稳定与安全具有重要的影响。而就目前来说，目前比较偏重于与静力风荷载有关的几个关键参数的研究。对于动力风荷载的取值，还缺乏较为深入和系统的研究。所以，对风、冰荷载组合以及与断线工况组合的取值，也需要加强研究。
5.结语
综上所述，输电线路杆塔结构的优化设计是值得人们进行深入分析的，因为这关系到电网的运行质量，同时对于人们的生活以及社会的发展都具有一定的影响。只有深入探究其杆塔结构设计部分，才能有助于工作人员了解设计的内容以及现状，找出设计中的不足，进而为后续的优化设计提供一定的参考，从而取得良好的设计效果。因此，这就要求有关人员能够提高对于输电线路杆塔结构优化设计的认识以及重视程度，针对原有的设计问题能够积极采取一些有效的优化措施，以进一步提高杆塔结构的经济性、安全性以及可靠性。
参考文献
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[2]董会文.DL/T5154-2002架空送电线路杆塔结构设计技术规定的理解应用与探索[J]．西北电力技术，2004（4）.
[3]唐波,迟兴江,姚磊.新型绝缘输电杆塔的发展及展望[J].电力学报，2010（4）．
作者简介：
陈洋才（1983-）汉族，群众，土木工程，工程师，主要从事高压输变电线路结构专业工作。
王昆（1983-）男，汉族，中共党员，土木工程，工程师，主要从事高压输电线路结构专业工作。
论文作者:陈洋才1,王昆2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
标签：杆塔论文; 荷载论文; 线路论文; 结构论文; 优化设计论文; 结构设计论文; 铁塔论文; 《电力设备》2018年第32期论文;