输电线路杆塔结构优化设计分析 刘海峰

输电线路杆塔结构优化设计分析刘海峰

发表时间：2019-04-11T16:15:22.280Z 来源：《电力设备》2018年第30期作者：刘海峰

[导读] 摘要：近年来，人们的生活质量得到了很大的改善，相应的用电需求也有所增加，为了更好地满足人们的这一需求，电力工程项目的数量也在日益增加。

(惠州电力勘察设计院有限公司 516023)

摘要：近年来，人们的生活质量得到了很大的改善，相应的用电需求也有所增加，为了更好地满足人们的这一需求，电力工程项目的数量也在日益增加。而随着用电规模的不断扩大，人们也开始重视供电的质量。架空高压输电对于电能的运输具有高效性的优势，这一优势主要来源于杆塔的支撑作用使得高压导线远离地面。这就有效的避免了人为的对于高压导线的破坏，避免了恶劣天气对于电能输送的影响，规避了许多供电故障。因此在电网建设过程中，对于杆塔的建设也十分重要。需要保证杆塔的稳定性和安全性，同时做到经济高效，先进适用。然而我国目前电力网络的建设存在一些问题，为了实现工程最优化和最大的效益化，需要对杆塔结构进行一定的优化设计。针对输电线路杆塔结构的优化设计就有必要进行深入的探究。

关键词：输电线路；杆塔结构；结构优化

0引言

架空高压输电作

为电力运输网络的主干，其建设的质量和安全性就十分重，杆塔结构的建设又是架空高压输电建设中的重中之重。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。

1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。

2输电线路杆塔结构优化设计要点

2.1掌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。动态规划设计是指在进行杆塔设计中，综合采取多种方法相互结合，以达到优化的目的。在对杆塔进行制作之前，相关设计人员需要根据杆塔安装的现场实际情况、力学原理和相关的计算法则，缩小杆塔的迎风面积。结合架空输电线路设计的相关要求和知识，合理选用制造杆塔的材料。尽量减小杆塔的设计尺寸，减小杆塔的占地面积，同时需要保证杆塔的稳固性和实用性。图一为双回路钢管塔。

图一：双回路钢管塔

2.2杆塔塔头形式的选择

最常见的塔头形式包括两种：干字形和羊字形塔头。羊字形杆塔结构合理，塔头质量较轻，在使用中的支撑能力相对容易。因此，对于地形地势较为平缓的施工区域，工作人员多选择羊字形的塔头。这种塔头可以满足施工和后期使用的需要，且运输方便，经济效益高。而干字形塔头的质量则相对要重一些，结构强度较羊字形塔头大，承重能力也较羊字型塔头强。目前仅有两种塔头结构，不能满足我国电网假设的需求。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。

2.3杆塔塔身断面型式

方塔相对于矩形塔而言，重量和占地面积都相对大一些，给运输和施工带来一定的不便，但方塔在抗横向、纵向承载力等方面都优于矩形塔。输电线路杆塔塔身尺寸分析中，水平档距一般在400m左右，同时垂直档距为560m。在固定的直线杆塔塔底以及横担长度下，寻求最佳的输电线路塔形。相关专业技术人员积极配合工作的整合项目，满足输电杆塔的规范性，实现创新性和实用性。

3我国输电线路杆塔结构的未来研究重点

3.1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。

3.2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。

3.3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。

3.4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。

3.5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结语

随着时代不断发展，人们的生活方式以及工作方式发生了很大的变化，各个行业也都获得了较大的发展，我国的电网建设也取得了一定的进步与发展。杆塔结构设计作为架空高压输电线路建设的重中之重，应充分认识到目前建设过程中存在的问题，积极的提出的优化设计的方案，加强杆塔结构优化设计的创新能力。在设计优化的过程中，要注重工程设计人员、杆塔制造方和施工方的配合。要求有关的设计人员能够结合实际的情况，积极的采取一些有效的措施，以真正优化其结构设计，更好地满足人们的供电需求，促进电力事业的良好发展。

参考文献

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