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摘要：近年来，我国电力网络系统随着社会经济的发展也不断完善。但是在电力传输设备的建设过程中也存在一定的问题。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。目前我国输电线路杆塔结构建设存在一定的问题，本文就结合杆塔结构建设的现状，对于输电线路杆塔结构优化设计的方法进行探讨。
关键词：输电线路;杆塔结构;优化设计
由于架空塔杆具有支撑作用，能够使高压电线远离地面，基于此，架空高壓输电在电能的运输这方面具有极大的优势，通过这种方式就能够减少对高压线的破坏，避免了由于恶劣天气对高压输电造成的影响，从而进一步避免出现高压输电故障。
1杆塔设计目前面临的主要问题
1.1杆塔结构形式的选择问题
在对杆塔结构进行研究时，一方面是研究杆塔的结构与承载力的关系，如杆件强度的运算方法，杆端节点结构的设计运算方法等;另一方面是研究杆塔的模型，即结构形式的选择问题，如塔头类型、坡度、根开、铁塔节间等的布局和优化方法。经济效益和有效的质量一直都是选择架空输电线路杆塔的结构型式时所必须首先考虑的问题。根据目前的科学技术水平来看，拉线塔是被世界公认的经济效益最明显的杆塔结构形式。
1.2杆塔强度问题
从一般角度来讲，杆塔的结构形式、受力形式、以及杆塔的材料等往往都会影响到杆塔的强度。架空输电线路的建造是一个长期的工程，一旦建造好后，会常年进行工作，因此作为导线和避雷线的支持物，杆塔必须要有一定的荷载承受能力，其强度和刚度都必须满足一定的要求，才能确保杆塔的质量稳定。对于杆塔强度问题的研究，主要方向包括以下几点，一是结构关键性系数的研究，二是杆塔的负载周期、设计风速以及塔的静动态荷载计算方法的研究。此外还包括杆塔的荷载组合原则研究。其中，杆塔结构的关键性系数主要决定于由结构可靠度指标来进行研究分析和确定，而负载周期则主要是针对塔的风振系数，对高压导线的荷载组合进行研究。目前，应用比较广泛的是杆塔截面为环形截面。这种构件相比于其它构件来讲具有很多独特的有点。
2输电线路杆塔结构优化设计
2.1规划动态的杆塔设计
杆塔的优化设计主旨在于将杆塔优化的更加轻便，外观更加美丽，操作简便且易运输。在杆塔设计中实施动态设计指的是在实际的施工过程中，通过与多种技术相结合，来达到理想中的效果。为了能够实现杆塔优化，就要工程施工之前，对目标施工区域进行详细的调查，以掌握该区域的情况和特点，后通过与力学原理等相关的知识来对工程进行设计，选择合适的制作杆塔的材质。在保证杆塔的稳定性的前提下，最大程度的缩小杆塔的尺寸，以減少占地面积。
2.2优化输电线路杆塔主材布置以及杆塔节点
输电线路中杆塔的承载力与输电线路中杆塔主材有着密切的关系，另外，输电线路杆塔所构建的规格越大，其设计的长度也就越长，基于此，就要在保证输电线路杆塔承受力不变的前提下，对输电线路杆塔的倾斜程度进行适当的调整。
通常对杆塔结构的构造为了减少偏移中心受力的现象，就提出以下几点具体要求：一是要求受力明确，二是要求各个受力部分的形心线有共同的交汇点。为了满足上述要求，在实际的施工过程中就要尽量利用多排螺栓对构材进行连接，并且在各杆塔的节点处要采用双面受力的连接方式。
2.3输电线路杆塔头结构的优化选择
目前在输电线路的实际施工过程中，主要使用的杆塔头结构为干字型各羊字型这两种结构，与干字型杆塔头相比，羊字型杆塔头的结构相对来说比较合理，且质量较轻，在应用过程中操作简便。基于此，在平缓的地区施工过程中，通常就使用羊字型的杆塔头结构来建造，这种杆塔头不仅能够满足工程的叙述，还能够提升工程的经济利用效率。然而干字型杆塔头结构与羊字型杆塔头结构相比，重量更大，结构强度也更高，受力能力也比较强。随着我国输电工程嗯不断发展，目前这两种杆塔头结构已经远远不能满足工程的具体需求，因此就要针对杆塔头结构进行不断的优化和创新，组建专业优秀的科研团队，力求探索出更加科学高效杆塔头结构，以服务于我国输电工程的建设。
2.4输电线路杆塔身结构的优化选择
目前为止，应用在我国输电线路工程中摸杆塔身结构主要有两种，分别为长方形塔身和正方形塔身，其中，正方形塔身在具体的施工过程中，占有更大的面积，并且与长方形塔身相比，重量也更大，这就给正方形塔身的运输和安装带来了极大的不便，但是，不可否认正方形塔身在稳定性以及承重能力方面都比长方形塔身要更强一些。通常在输电线路的塔身设计中，塔身水平档距的尺寸要保持在400米左右，垂直档距的尺寸在560米左右。要在这些数据的前提下，满足这些要求，来寻求更加科学合理的塔身结构。
3我国输电线路杆塔结构的未来研究方向
3.1设计理论体系
总体来看，我国输电线路铁塔结构设计理论较为传统，需要适应发展需求，形成完善的、更为先进的理论体系。常规的设计方法是以线弹性结构分析理论为基础的，如何将结构分析的非线性理论、桁架结构极限设计的理论和方法等现代结构分析方法应用到输电铁塔设计中，需要进一步深入研究。在加工误差、初位移、初应力对杆件承载力的影响等方面，还缺乏深入研究和明确结论。需要继续研究导线与杆塔、杆塔与基础的相互作用，并在此基础上，研究导线、杆塔以及基础的一体化设计方法。
3.2荷载取值
杆塔荷载的取值，目前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。对冰荷载的取值，由于线路地形复杂、幅员辽阔以及可供利用的气象资料较少，目前大多根据调查数据和工程经验来确定，尤其是微地形、微气象区域的冰荷载的取值，研究工作偏弱。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
我国输电铁塔与国外的相比偏重偏大，除设计理念、材料性能等方面的因素外，节点构造上的差异也是重要原因之一。目前，对新材料、新性能节点的研究还不充分，节点构造对杆件承载力的影响还需进一步的研究。
3.4设计计算软件
目前行业内采用的设计计算软件较为陈旧，很少将近年来一些新的研究成果和成功经验纳入其中，在设计方法上存在明显漏洞，如风振动力荷载的考虑和计算。设计时根据杆塔主要结构参数大致确定风振系数，通过不断循环的静力分析对杆塔进行选材，但结构的动力特性并没有经过往复校验。“数字化电网”是未来输电线路设计、运行和维护的必然发展趋势。在研究、摸清线路机械力学系统在各种气象和地理条件下的动力学行为的基础上，需要研究开发输电线路一体化设计软件平台。
3.5新材料的应用研究
我国铁塔结构以热轧等肢角钢为主，构件型式单一，钢管构件的应用刚刚起步。在国外，钢管构件、不等边角钢、冷轧薄壁型钢、卷肢角钢等均有大量应用。铁塔材料强度低，我国普遍使用Q235和Q345两种钢材，国外受力大的杆件大都采用高强度钢材。目前刚刚进行Q420、Q460的研究及推广，但在实际运用中还存在一些问题。需要继续加强高强钢管塔、耐候钢塔、冷弯型钢塔的应用研究。也有必要开展复合材料在输电铁塔上的应用研究。
4结语
总而言之，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。根据建设地的实际需要，按照动态设计的原则，从塔身，塔头，主材料布置和节点设置方面对输电线路杆塔进行优化设计。这将提高我国电网建设的质量，建设安全、可靠、高效的电力网路系统。
参考文献：
[1] 张春阳.邓薇.输电线路杆塔结构优化设计解析[J].中国新技术新产品，2017（21）：94-95.
[2] 张晓迎.架空输电线路杆塔结构设计相关问题分析[J].民营科技，2010，05：53.
关键词：输电线路;杆塔结构;优化设计
由于架空塔杆具有支撑作用，能够使高压电线远离地面，基于此，架空高壓输电在电能的运输这方面具有极大的优势，通过这种方式就能够减少对高压线的破坏，避免了由于恶劣天气对高压输电造成的影响，从而进一步避免出现高压输电故障。
1杆塔设计目前面临的主要问题
1.1杆塔结构形式的选择问题
在对杆塔结构进行研究时，一方面是研究杆塔的结构与承载力的关系，如杆件强度的运算方法，杆端节点结构的设计运算方法等;另一方面是研究杆塔的模型，即结构形式的选择问题，如塔头类型、坡度、根开、铁塔节间等的布局和优化方法。经济效益和有效的质量一直都是选择架空输电线路杆塔的结构型式时所必须首先考虑的问题。根据目前的科学技术水平来看，拉线塔是被世界公认的经济效益最明显的杆塔结构形式。
1.2杆塔强度问题
从一般角度来讲，杆塔的结构形式、受力形式、以及杆塔的材料等往往都会影响到杆塔的强度。架空输电线路的建造是一个长期的工程，一旦建造好后，会常年进行工作，因此作为导线和避雷线的支持物，杆塔必须要有一定的荷载承受能力，其强度和刚度都必须满足一定的要求，才能确保杆塔的质量稳定。对于杆塔强度问题的研究，主要方向包括以下几点，一是结构关键性系数的研究，二是杆塔的负载周期、设计风速以及塔的静动态荷载计算方法的研究。此外还包括杆塔的荷载组合原则研究。其中，杆塔结构的关键性系数主要决定于由结构可靠度指标来进行研究分析和确定，而负载周期则主要是针对塔的风振系数，对高压导线的荷载组合进行研究。目前，应用比较广泛的是杆塔截面为环形截面。这种构件相比于其它构件来讲具有很多独特的有点。
2输电线路杆塔结构优化设计
2.1规划动态的杆塔设计
杆塔的优化设计主旨在于将杆塔优化的更加轻便，外观更加美丽，操作简便且易运输。在杆塔设计中实施动态设计指的是在实际的施工过程中，通过与多种技术相结合，来达到理想中的效果。为了能够实现杆塔优化，就要工程施工之前，对目标施工区域进行详细的调查，以掌握该区域的情况和特点，后通过与力学原理等相关的知识来对工程进行设计，选择合适的制作杆塔的材质。在保证杆塔的稳定性的前提下，最大程度的缩小杆塔的尺寸，以減少占地面积。
2.2优化输电线路杆塔主材布置以及杆塔节点
输电线路中杆塔的承载力与输电线路中杆塔主材有着密切的关系，另外，输电线路杆塔所构建的规格越大，其设计的长度也就越长，基于此，就要在保证输电线路杆塔承受力不变的前提下，对输电线路杆塔的倾斜程度进行适当的调整。
通常对杆塔结构的构造为了减少偏移中心受力的现象，就提出以下几点具体要求：一是要求受力明确，二是要求各个受力部分的形心线有共同的交汇点。为了满足上述要求，在实际的施工过程中就要尽量利用多排螺栓对构材进行连接，并且在各杆塔的节点处要采用双面受力的连接方式。
2.3输电线路杆塔头结构的优化选择
目前在输电线路的实际施工过程中，主要使用的杆塔头结构为干字型各羊字型这两种结构，与干字型杆塔头相比，羊字型杆塔头的结构相对来说比较合理，且质量较轻，在应用过程中操作简便。基于此，在平缓的地区施工过程中，通常就使用羊字型的杆塔头结构来建造，这种杆塔头不仅能够满足工程的叙述，还能够提升工程的经济利用效率。然而干字型杆塔头结构与羊字型杆塔头结构相比，重量更大，结构强度也更高，受力能力也比较强。随着我国输电工程嗯不断发展，目前这两种杆塔头结构已经远远不能满足工程的具体需求，因此就要针对杆塔头结构进行不断的优化和创新，组建专业优秀的科研团队，力求探索出更加科学高效杆塔头结构，以服务于我国输电工程的建设。
2.4输电线路杆塔身结构的优化选择
目前为止，应用在我国输电线路工程中摸杆塔身结构主要有两种，分别为长方形塔身和正方形塔身，其中，正方形塔身在具体的施工过程中，占有更大的面积，并且与长方形塔身相比，重量也更大，这就给正方形塔身的运输和安装带来了极大的不便，但是，不可否认正方形塔身在稳定性以及承重能力方面都比长方形塔身要更强一些。通常在输电线路的塔身设计中，塔身水平档距的尺寸要保持在400米左右，垂直档距的尺寸在560米左右。要在这些数据的前提下，满足这些要求，来寻求更加科学合理的塔身结构。
3我国输电线路杆塔结构的未来研究方向
3.1设计理论体系
总体来看，我国输电线路铁塔结构设计理论较为传统，需要适应发展需求，形成完善的、更为先进的理论体系。常规的设计方法是以线弹性结构分析理论为基础的，如何将结构分析的非线性理论、桁架结构极限设计的理论和方法等现代结构分析方法应用到输电铁塔设计中，需要进一步深入研究。在加工误差、初位移、初应力对杆件承载力的影响等方面，还缺乏深入研究和明确结论。需要继续研究导线与杆塔、杆塔与基础的相互作用，并在此基础上，研究导线、杆塔以及基础的一体化设计方法。
3.2荷载取值
杆塔荷载的取值，目前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。对冰荷载的取值，由于线路地形复杂、幅员辽阔以及可供利用的气象资料较少，目前大多根据调查数据和工程经验来确定，尤其是微地形、微气象区域的冰荷载的取值，研究工作偏弱。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
我国输电铁塔与国外的相比偏重偏大，除设计理念、材料性能等方面的因素外，节点构造上的差异也是重要原因之一。目前，对新材料、新性能节点的研究还不充分，节点构造对杆件承载力的影响还需进一步的研究。
3.4设计计算软件
目前行业内采用的设计计算软件较为陈旧，很少将近年来一些新的研究成果和成功经验纳入其中，在设计方法上存在明显漏洞，如风振动力荷载的考虑和计算。设计时根据杆塔主要结构参数大致确定风振系数，通过不断循环的静力分析对杆塔进行选材，但结构的动力特性并没有经过往复校验。“数字化电网”是未来输电线路设计、运行和维护的必然发展趋势。在研究、摸清线路机械力学系统在各种气象和地理条件下的动力学行为的基础上，需要研究开发输电线路一体化设计软件平台。
3.5新材料的应用研究
我国铁塔结构以热轧等肢角钢为主，构件型式单一，钢管构件的应用刚刚起步。在国外，钢管构件、不等边角钢、冷轧薄壁型钢、卷肢角钢等均有大量应用。铁塔材料强度低，我国普遍使用Q235和Q345两种钢材，国外受力大的杆件大都采用高强度钢材。目前刚刚进行Q420、Q460的研究及推广，但在实际运用中还存在一些问题。需要继续加强高强钢管塔、耐候钢塔、冷弯型钢塔的应用研究。也有必要开展复合材料在输电铁塔上的应用研究。
4结语
总而言之，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。根据建设地的实际需要，按照动态设计的原则，从塔身，塔头，主材料布置和节点设置方面对输电线路杆塔进行优化设计。这将提高我国电网建设的质量，建设安全、可靠、高效的电力网路系统。
参考文献：
[1] 张春阳.邓薇.输电线路杆塔结构优化设计解析[J].中国新技术新产品，2017（21）：94-95.
[2] 张晓迎.架空输电线路杆塔结构设计相关问题分析[J].民营科技，2010，05：53.