随着国民经济的持续发展，电力需求日益增长。伴随着输电线路工程的大量建设，输电线路铁塔的优化工作也逐渐成为了工程界非常关心的课题。本文在总结前人结构优化理论成果的基础上，针对工程设计的各个方面，提出了一系列适用于输电塔的优化理论与算法，同时通过大量实例印证了算法的可行性与正确性，编制了输电塔优化设计软件，为工程设计者提供了重要的理论和实践技术支持。　　 按所讨论问题的不同侧重点，本文分为三个部分：第一部分着重解决存在于输电塔基本计算中的一些关键性问题；第二部分针对输电塔中需要优化的各个方面进行讨论，提出了一些具体的理论和算法；第三部分将算法与优化理论相结合，阐述了输电塔优化设计软件的编制思路。　　 有关输电塔的计算，本文首先对采用桁架计算模型的输电塔的平面节点的消除问题进行了讨论，提出了不同的解决方法：在静力计算中，采用先处理法对整体刚度矩阵中主对角元为零的自由度方向施加完全约束，同时记录其地址，重新计算自由度编号和组装刚度矩阵，从而达到了消除平面节点的目的；在动力计算中，采用赋予平面节点一定刚度的方法进行处理，并利用子空间迭代法中的反幂法思想，具体指出了所赋予刚度的大小，较为有效的抑制了结构的局部振型，使之不在整体振型之前出现。　　 论文对设计者比较关心的输电塔等效静力风荷载的计算问题进行了详细分析。考虑到规范的不足，重点解决了高塔风振系数的计算问题：首先提出了一种包装盒算法对塔身风压段进行程序收纳，然后将风压段团集成计算用质量段，进一步计算出风荷载参数；结合动力分析得到的整体弯曲振型，最终得到各段不同角度的风振系数。结果显示各段风振系数与质量有着相同的变化趋势，而与挡风面积呈相反的变化趋势。文中结合某一大跨越输电塔实例，将本文方法与时程分析方法结果进行了对比，验证本文的计算方法是可行的。　　 在优化研究部分，首先对基本的截面优化问题进行了讨论。拓展了经典满应力法的适用范围，比较了常规迭代和齿行迭代的计算结果。实际计算结果表明：满利用率齿行法的步长对于优化结果有着不同程度的影响。在相关问题的讨论方面，本文对比了计算中各阶段时间的耗用，发现工况数目是决定计算时间的关键因素，进而提出了一种简化荷载工况的处理方法；其次，将子结构法应用于全方位长短腿的计算问题，将不同长短腿模型的相同部分定义成子结构，先将子结构内部的自由度进行凝聚，然后把子结构作为一个超单元与不同的塔腿进行联合计算，节省了大部分刚度矩阵组装和分解的时间，在一定程度上提高了计算效率。　　 在截面优化的基础上，本文对输电塔的根开和塔身节点坐标进行了优化。首先，明确了具有代表意义的两种型式节间的重量随着根开增大呈台阶式下降的趋势。考虑到工程实用性要求，通过数学方法证明了根开上限的存在，进一步提出了根开最优化准则，同时介绍了根开优化的计算流程。算例表明，计算结果与理论分析一致，塔重随根开的增大呈阶梯状下降，最优根开位于某一阶梯的根部。其次，本文提出采用序列二级算法对塔身节点坐标位置进行调整。考虑到截面优化与形状优化相互耦合的影响同时也为了兼顾计算的效率，通过减小坐标调整的尺度和进行快速截面刚度修正两种方法对每次节点调整后的杆件进行了近似选材。算例表明该算法能以较高的效率显著降低塔重。　　 本文在输电塔的拓扑优化方面做了以下的研究工作：针对塔身主材统材信息的优化，引入了动态规划的思想，采用递归的方法，确定每个统材段截止位置的限定区间，从而得到所有可行的统材组合方式，进一步得到最优的统材方案。针对塔身斜材的拓扑优化，提出了一种序列分级优化方法：首先，采用Fibonacci搜索得到最优的基结构拓扑段数；接下来在给定拓扑段数的前提下，采用递归方法得到所有可行的杆系拓扑形式，当组合数过多时，采用蚁群算法进行寻优，得到最优的杆系拓扑；最后，利用形状序列二级算法对节点坐标进行调整。针对塔腿辅助材的拓扑优化，同时考虑拓扑变量与截面变量，提出了一种基于差商思想的综合优化算法。首先将所有可能存在的杆件拓扑形式组成基结构，然后通过计算杆件差商的方法确定每次优化前进的方向，最终得到优化解。各种算法的可行性均在算例中得到了验证。　　 在软件工程应用方面，本文编制了输电线路铁塔结构优化系统软件TWOS：在充分进行用户需求分析的基础上，采用面向对象的编程思想，将结构属性作为成员变量，将优化算法作为成员函数进行各种类的设计；编制了两个动态连接库文件，在AutoCAD软件平台中调用该文件使各种功能得以实现。文中具体演示了采用TTOS对某一双回路直线塔进行优化的全过程。　　 最后，对本文所做的工作进行了总结，并展望了进一步的研究方向。