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摘要：隨着城市化进程的加快，城市的用电负荷也逐渐呈现上升趋势，伴随而来电网的建设规模也有所增加。但是，由于现今城市的土地资源日益短缺，城市高压架空输电线路走廊受到了土地面积上的限制，这就要求采用新的杆塔形式用以满足架空输电的需求。当前，高压输电线路建设经过优化与改良，广泛应用钢管结构进行设计，钢管结构具有美观性、稳定、轻巧便捷等特点，但是在进行设计和建设时，还有很多的影响因素需要进行综合的管理与控制。基于此，本文就对高压输电线路钢管杆结构的优化设计有关内容展开分析。
关键词：高压输电线路钢管杆结构优化设计
1高压输电线路钢管结构的特点分析
1.1稳定性较高
在高压输电线工程当中应用钢管结构进行建设，可以提升高压输电线路整体运行的稳定性，本身钢管结构的尺寸规格是比较小的，高压输电线路建设的地点都是比较空旷的地带，经常会有高强度大风，高压电线路结构就需要承受风荷载，而钢管结构横截面积比较小，在空间当中承受的风荷载也相应的比较小，这样可以降低高压输电线路承受的压力值，也就提高了高压输电线路结构的稳定性。同时，钢管结构的强度较高，但也具有很高的柔性，当遇到强风时，不会出现钢管断裂的现象，进一步增强了高压输电线路结构的稳定性。
1.2占地小，具有美观性
近年来，我国城市快速发展建设，使得多数土地资源被应用于建筑工程用地，减少了闲置空地土地资源。传统输电线路中采用的铁塔形式结构，占地面积大，被占用土地难以重复利用，与之相比，钢管杆结构可减少占用土地面积。
1.3施工便捷度较高
高压输电线路的钢管结构是需要进行组装，钢管结构施工材料运输非常方便，钢管结构组装操作也非常简单，施工程序较少，施工的便捷度较高。并且高压输电线建设是在外界环境当中，会受强风、强雨的侵袭，为提高钢管结构的强度需要采用高强度的钢材，这样一来造价会更高。钢管结构不适用于多回路的高压线路，也只是在城市或城郊地区的高压电线路中进行应用。
1.4美化市容
城市快速发展建设和经济飞速发展，使得人们提升了对市容市貌重视程度。钢管杆结构属于一种线条明快、结构匀称的高压输电架构，本身配有有机翼型横担，使得风格动感十足，适当涂抹相应颜色，还可起到美化协调城市作用。
2钢管结构参数设计的优化分析
2.1钢管材料优化设计
在采用钢管杆结构进行高压输电线路搭建时，选择适合的钢管材料，可提升线路结构整体的质量，提升高压输电线路稳定性。因此，选择钢管杆结构的钢管材料是，应确保其强度可满足高压电线路建设要求，由于外界自然因素会对钢管结构产生较大的影响，钢管结构需要有足够的强度才能保证结构的稳定性，对钢管材料强度的计算要根据钢管杆挠度进行，可以通过钢管杆预弯或预偏实验，计算钢管材料的挠度，当挠度在标准范围之内时，钢管材料的强度其实就是很大的了，钢管材料强度荷载就足以承受外界因素带来的影响。保证钢管材料的强度参数，是为了保证钢管结构不会出现弯曲或变形的情况，提高高压电线路稳定性和可靠性。
2.2钢管主干坡度优化设计
对高压输电线路的钢管杆结构进行主干坡度和梢径设计，主要目的是为了在保证钢管杆结构稳定性同时，减少对材料使用量，并提升钢管杆结构美观性。钢管杆结构承受的荷载力与钢管主干坡度间存在直接关系，并且荷载力还与钢管梢径密切相关，所以对于钢管主干坡度的优化可以通过控制梢径来实现，钢管的梢径越小钢管主干坡度越大，钢管主干坡度越大需要消耗的钢管材料就越多。所以钢管的梢径不能过小，要适当加大，将钢管坡度降低，以达到节约材料的效果，同时可以优化钢管外形。在进行主干坡度设计时要进行多种方式调节，通过观察比较，选择效果最佳的坡度设计方案。
2.3杆身分段长度
高压输电线路钢管杆结构设计中，为保证钢管杆结构分段整体性能和外观协调性，通常需要分成均等长度。而每段具体长度需要结合输电线路建设需求和实际情况进行确定，要求其长度短于运输车辆装箱长度。若设计中确定使用的钢管型号属于钢管壁较厚类型，需要适当减少分段长度，以满足钢管结构整体均衡性的需求，通常情况下钢管总长度都是相同的，将钢管分成均等长度的杆段可以大幅度提高钢管利用的有效率，在提高钢管结构性能的同时也可以节省材料，降低造价。
3钢管结构设计影响因素的优化控制分析
3.1气候环境的优化设计
高压输电线路施工建筑区域的气候环境，对钢管杆结构施工建设效率和后期运行质量具有较大影响。因此，在进行钢管杆结构设计中，应关注气候环境因素，提前做好对施工区域气候环境特点调查工作，掌握气候变化，并根据高压线路电压范围，控制不同钢管杆结构间的跨越度，以延长高压电线路钢管结构使用寿命，降低钢管结构的损耗，避免钢管结构受恶劣天气影响而出现较大的损耗，影响高压线路的稳定运行。同时也是为了降低后期使用的维修成本，促进其经济效益提升。
3.2区分杆塔的类型
在高压线路钢管结构设计时，有耐张杆和直线杆两种，在设计时要将两种类型进行分隔，一方面降低高压导地线对直线杆的拉力，如果拉力过大很容易造成直线杆故障或损坏。同时要对塔杆使用角度进行严格的控制，在建设的过程中要按照设计角度进行施工，保证角度的合理性，角度值对钢管结构整体的荷载能力影响较大，要保证各个钢管结构之间保持相对稳定、平衡的状态，提高荷载能力。
3.3杆头与呼称高
杆头高度与呼称高确定钢管杆结构设计中，通常在满足电气间隙要求前提下，需要减少线路走廊宽度。为此，需要对杆头高度和横担长度进行优化设计，并考虑城区10kV线路、树木、路灯交叉跨越高度，以杆塔重量最轻为选取目标，同时考虑根径尺寸，将单、双回路杆塔呼称高极差控制在3m以内，而多回路杆塔极差则控制在2m内。
3.4钢管结构杆塔结构形式
对于高压电线路的钢管结构，杆塔的结构形式主要有两种：一种是单杆结构，另一种是双杆结构，在设计时要根据高压电线工程整体的结构特点而进行优选，普通的正多边形结构采用单杆结构形式即可，而如果是转角、回路等结构参数值较大的情况下，选择应用双杆结构比较稳妥，通过合理的设计，降低杆塔的重量，保证荷载能力充足。在进行杆塔结构优化时，要注意设计时精准计算水平导地线与双杆投影交叉角度的大小，对张力、回路等因素进行科学的计算与控制。
4结语
对于高压输电线路钢管结构的优化设计，涉及的优化内容比较纷杂，钢管材料的选材优化、钢管的各项性能参数的优化以及影响因素的优化设计，这些内容都对钢管结构整体建设的效果有影响。总之，应加强对钢管杆结构优化设计研究，保证该结构施工建设质量。由于钢管杆结构优化设计中会涉及多方面因素，为提升结构安全与稳定性，应做好对各项影响因素分析与管控工作。
参考文献
[1]谢东进.浅析钢管杆的优化设计[J].科技资讯，2016.
[2]姚涛.高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].商品与质量，2017.
[3]孔祥盼，游华武.浅析高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].科技资讯，2018.
作者简介：王明丽（1976.4）;女;本科;线路室主任;研究方向：高压输电线路设计;单位：漯河汇力电力勘察设计有限公司
关键词：高压输电线路钢管杆结构优化设计
1高压输电线路钢管结构的特点分析
1.1稳定性较高
在高压输电线工程当中应用钢管结构进行建设，可以提升高压输电线路整体运行的稳定性，本身钢管结构的尺寸规格是比较小的，高压输电线路建设的地点都是比较空旷的地带，经常会有高强度大风，高压电线路结构就需要承受风荷载，而钢管结构横截面积比较小，在空间当中承受的风荷载也相应的比较小，这样可以降低高压输电线路承受的压力值，也就提高了高压输电线路结构的稳定性。同时，钢管结构的强度较高，但也具有很高的柔性，当遇到强风时，不会出现钢管断裂的现象，进一步增强了高压输电线路结构的稳定性。
1.2占地小，具有美观性
近年来，我国城市快速发展建设，使得多数土地资源被应用于建筑工程用地，减少了闲置空地土地资源。传统输电线路中采用的铁塔形式结构，占地面积大，被占用土地难以重复利用，与之相比，钢管杆结构可减少占用土地面积。
1.3施工便捷度较高
高压输电线路的钢管结构是需要进行组装，钢管结构施工材料运输非常方便，钢管结构组装操作也非常简单，施工程序较少，施工的便捷度较高。并且高压输电线建设是在外界环境当中，会受强风、强雨的侵袭，为提高钢管结构的强度需要采用高强度的钢材，这样一来造价会更高。钢管结构不适用于多回路的高压线路，也只是在城市或城郊地区的高压电线路中进行应用。
1.4美化市容
城市快速发展建设和经济飞速发展，使得人们提升了对市容市貌重视程度。钢管杆结构属于一种线条明快、结构匀称的高压输电架构，本身配有有机翼型横担，使得风格动感十足，适当涂抹相应颜色，还可起到美化协调城市作用。
2钢管结构参数设计的优化分析
2.1钢管材料优化设计
在采用钢管杆结构进行高压输电线路搭建时，选择适合的钢管材料，可提升线路结构整体的质量，提升高压输电线路稳定性。因此，选择钢管杆结构的钢管材料是，应确保其强度可满足高压电线路建设要求，由于外界自然因素会对钢管结构产生较大的影响，钢管结构需要有足够的强度才能保证结构的稳定性，对钢管材料强度的计算要根据钢管杆挠度进行，可以通过钢管杆预弯或预偏实验，计算钢管材料的挠度，当挠度在标准范围之内时，钢管材料的强度其实就是很大的了，钢管材料强度荷载就足以承受外界因素带来的影响。保证钢管材料的强度参数，是为了保证钢管结构不会出现弯曲或变形的情况，提高高压电线路稳定性和可靠性。
2.2钢管主干坡度优化设计
对高压输电线路的钢管杆结构进行主干坡度和梢径设计，主要目的是为了在保证钢管杆结构稳定性同时，减少对材料使用量，并提升钢管杆结构美观性。钢管杆结构承受的荷载力与钢管主干坡度间存在直接关系，并且荷载力还与钢管梢径密切相关，所以对于钢管主干坡度的优化可以通过控制梢径来实现，钢管的梢径越小钢管主干坡度越大，钢管主干坡度越大需要消耗的钢管材料就越多。所以钢管的梢径不能过小，要适当加大，将钢管坡度降低，以达到节约材料的效果，同时可以优化钢管外形。在进行主干坡度设计时要进行多种方式调节，通过观察比较，选择效果最佳的坡度设计方案。
2.3杆身分段长度
高压输电线路钢管杆结构设计中，为保证钢管杆结构分段整体性能和外观协调性，通常需要分成均等长度。而每段具体长度需要结合输电线路建设需求和实际情况进行确定，要求其长度短于运输车辆装箱长度。若设计中确定使用的钢管型号属于钢管壁较厚类型，需要适当减少分段长度，以满足钢管结构整体均衡性的需求，通常情况下钢管总长度都是相同的，将钢管分成均等长度的杆段可以大幅度提高钢管利用的有效率，在提高钢管结构性能的同时也可以节省材料，降低造价。
3钢管结构设计影响因素的优化控制分析
3.1气候环境的优化设计
高压输电线路施工建筑区域的气候环境，对钢管杆结构施工建设效率和后期运行质量具有较大影响。因此，在进行钢管杆结构设计中，应关注气候环境因素，提前做好对施工区域气候环境特点调查工作，掌握气候变化，并根据高压线路电压范围，控制不同钢管杆结构间的跨越度，以延长高压电线路钢管结构使用寿命，降低钢管结构的损耗，避免钢管结构受恶劣天气影响而出现较大的损耗，影响高压线路的稳定运行。同时也是为了降低后期使用的维修成本，促进其经济效益提升。
3.2区分杆塔的类型
在高压线路钢管结构设计时，有耐张杆和直线杆两种，在设计时要将两种类型进行分隔，一方面降低高压导地线对直线杆的拉力，如果拉力过大很容易造成直线杆故障或损坏。同时要对塔杆使用角度进行严格的控制，在建设的过程中要按照设计角度进行施工，保证角度的合理性，角度值对钢管结构整体的荷载能力影响较大，要保证各个钢管结构之间保持相对稳定、平衡的状态，提高荷载能力。
3.3杆头与呼称高
杆头高度与呼称高确定钢管杆结构设计中，通常在满足电气间隙要求前提下，需要减少线路走廊宽度。为此，需要对杆头高度和横担长度进行优化设计，并考虑城区10kV线路、树木、路灯交叉跨越高度，以杆塔重量最轻为选取目标，同时考虑根径尺寸，将单、双回路杆塔呼称高极差控制在3m以内，而多回路杆塔极差则控制在2m内。
3.4钢管结构杆塔结构形式
对于高压电线路的钢管结构，杆塔的结构形式主要有两种：一种是单杆结构，另一种是双杆结构，在设计时要根据高压电线工程整体的结构特点而进行优选，普通的正多边形结构采用单杆结构形式即可，而如果是转角、回路等结构参数值较大的情况下，选择应用双杆结构比较稳妥，通过合理的设计，降低杆塔的重量，保证荷载能力充足。在进行杆塔结构优化时，要注意设计时精准计算水平导地线与双杆投影交叉角度的大小，对张力、回路等因素进行科学的计算与控制。
4结语
对于高压输电线路钢管结构的优化设计，涉及的优化内容比较纷杂，钢管材料的选材优化、钢管的各项性能参数的优化以及影响因素的优化设计，这些内容都对钢管结构整体建设的效果有影响。总之，应加强对钢管杆结构优化设计研究，保证该结构施工建设质量。由于钢管杆结构优化设计中会涉及多方面因素，为提升结构安全与稳定性，应做好对各项影响因素分析与管控工作。
参考文献
[1]谢东进.浅析钢管杆的优化设计[J].科技资讯，2016.
[2]姚涛.高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].商品与质量，2017.
[3]孔祥盼，游华武.浅析高压输电线路钢管杆结构的优化设计[J].科技资讯，2018.
作者简介：王明丽（1976.4）;女;本科;线路室主任;研究方向：高压输电线路设计;单位：漯河汇力电力勘察设计有限公司