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[摘 要]当前我国超/特高压送电线路杆塔结构设计标准尚不明确。为了研究送电线路杆塔结构可靠度探索影响规律。对送电线路杆塔设计与施工进行全方位分析，探索结构设计中安全性、适用性和耐久性的关系。在保证安全的前提下，尽可能减少造价，使项目经济利益得到最大化。研究得出：送电线路杆塔结构主控荷载为风荷载，对杆塔结构可靠度产生直接影响。输电线路铁塔是整个输电线路的支点，对整个系统正常运行有着重要意义。
[关键词]送电线路；杆塔；结构可靠度；影响；规律
中图分类号：TU347 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0129-01
1.前言
中国交流送电线路大多运用电压上限为500KV。而长距离、高容量的送电，需要超高压（送电电压在330-1000KV）和特高压（送电电压在1000KV及以上）输变电项目。超/特高压送电线路送电能力强，效益高，损耗小。现实和发展意义巨大，符合国家长远发展战需要[1]。
当前500KV及以下电压送电线路杆塔结构设计可参照DL/T 5092-1999《110-00KV架空送电线路设计技术规程》及DL/T5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》，其实际设计与施工方面经验也较为丰富。但特高压送电项目在世界范围内处于探索试验阶段，特别是杆塔结构设计标准尚不明确，各国相关规范不一。使得在实际设计施工中必须对单一项目定制化研究，并考虑一切可能发生的问题，极大的影响了工作进度，增加了工作量。设计原则上需明确杆塔结构可靠度问题。当前我国的做法是单纯参照500KV及以下项目杆塔结构的设计表达式及取值予以放大。经验积累不足，缺乏规律性认识，其风荷载取值及其他设计参数的确定是迫切需要解决的问题[2]。
本文针对当前现状，旨在归纳提出适应送电线路杆塔结构可靠度设计的影响参数并做规律性分析，为行业提供有效支撑。
2.送电线路杆塔结构可靠性的概念
结构设计广泛运用与生产生活中，震动、载荷、耐久性等因素是评定结构设计是否合理的标准。结构可靠性指的是：结构在一定使用期限及其使用环境条件下完成预设功能的能力。所以结构可靠性是关于结构安全性、适用性和耐久性的总称。在实际施工与设计中，为了方便定量计算分析，引入此概念[3]。
送电线路杆塔结构可靠性也在上述范畴之内。具体表现在：
1、铁塔强度问题，？铁塔强度问题，铁塔是导线和避雷线等在输电线路长期运行的工作中直接支撑物，对荷载能力要求高，但又要考虑经济性故允许一定范围内的变形程度。所以项目结构设计中，强度問题设计必须考虑材料、受力形式及铁塔的结构形式。
2、铁塔基础的问题，输电线因路经不同各段基础型式也不同。所以需要结合各个地区的地形、因地质环境而产生的施工条件和铁塔的型号等因素才能确定。
3、连线工程，主要内容包括架空线与压接式耐张线夹的连接，架空导线间互连，导线与跳线间连接及架空导线损伤压接修补余量等。在完成进线后，还要进行跳线，防止在导线正常工作时产生热量累积而发生的火灾。接地导线的跳线需与铁塔地线相连[4]。
3.送电线路杆塔结构可靠度影响因素及规律分析
杆塔结构应具备较高高度，较小横截面积且横向荷载起主要作用的细长构筑物。杆塔结构按其形式可分为自立式塔架结构和桅式结构。自立式塔架结构造型美观、占地小，但造价较贵。桅式结构造价较低，但斜向拉线占地面积较大。
结构可靠度影响分析首要考虑荷载，主要包括永久荷载效应和可变荷载。其中，可变荷载有风荷载、裹冰荷载、导地线张力荷载（由于只考虑线路运行过程中杆塔结构的可靠性，此处不考虑杆塔施工过程中的施工荷载），根据运行经验和设计原则可知，在线路运行过程中通常某一时刻只有单一可变荷载起控制作用。因为杆塔承受的各永久荷载变异系数小，所以将各种永久荷载作用统一看作为一种荷载效应。
一般性杆塔结构设计中，认为同一主材段是同一失效模式，可靠度计算可采用Ditlevsen算法，通过前人研究可得，影响结构体系可靠度的因素有：
1、若设计参数对结构构件可靠度有影响则对整体结构体系可靠度也有一定影响，而结构重要性系数和设计风速的取值两项参数就有重要影响。
2、Ditlevsen算法中，可靠度计算，还涉及到结构体系的失效模式。解释为：失效模式大致等于主材的节间数（段数）。
综上所述体系可靠度计算是在杆件的可靠度计算的基础上进行的，因为没有考虑塔体的具体差异，所以利用Ditlevsen算法计算得出某一失效模式数下的体系失效概率上下限有一定误差，但误差可控，可以继续计算进而得到的相应的可靠指标的上限和下限。计算发现，可靠指标的上下限非常接近。所以规律分析具体为：体系可靠度计算中考虑的参数组合与设计参数对体系可靠度的影响规律，因为各项目设计不同所以设计方面规律分析不展开讨论。
4.基于可靠度的塔架结构优化应用分析
在结构设计中，设计结构应在保证安全的前提下，尽可能减少造價，使项目经济利益得到最大化。满足工程投资方预期，增加中标概率。结构材料用量与安全性在一定程度上成正比，同时工程造价也会提高。所以，必须要找到安全和造价间的平衡点，这也是基于可靠度的塔架结构优化应用的精髓。
应用流程上首先建立结构优化设计模型，然后确定结构的形式，所施加荷载确定，构件的抗力，荷载的随机特征等参数。然后通过计算得出整体设计方案。最后撰写可研报告。
从进年来优化应用情况上看，设计人员还是趋向与保守。在充分保证安全的前提下不敢对可靠度上下限设定太宽，在加上工期与工程建设材料价格起伏的影响，所以经济效益并不明显。下步应该：
1、充分研究结构优化模型，并程序化。
2、建立超/特高压送电线路杆塔特例化模型数据库，方便设计人员调用。
3、加强相关基础学科研究工作，制定并完善相关行业规范。
5.结论
送电线路杆塔结构主控荷载为风荷载，对杆塔结构可靠度产生直接影响。输电线路铁塔是整个输电线路的支点，对整个系统正常运行有着重要意义。随着当今经济和工业现代化的不断发展，环境也随之不断变化，这对我国的电力输送系统及输电设备等方面的安全都到来了影响，且实际施工过程中也不断出现新的问题，所以对设计要求越来越高。下一步必须进一步提高铁塔结构的稳定性及可靠性，考虑安全余量充分的情况下，经济合理的保证输电工作正常进行。
为增强电网抵御自然灾害的能力，建议：我国现行规范修订时，宜将冰、风荷载的载荷设计提高为50年一遇；对于特别重要的骨干电网和环境条件特别恶劣的架空送电线路铁塔结构，冰、风荷载的重现期宜提高为100年一遇。
参考文献
[1] 罗紫电.探讨送电线路杆塔结构可靠度影响参数及规律[J].建筑工程技术与设计，2015（15）.
[2] 梁伟峰.分析影响送电线路杆塔结构可靠度的参数[J].全文版：工程技术，2015（14）：238-238.
[3] 王松涛，高斐略，李正良，等.现行输电塔设计规范可靠度水准的评估与分析[J].广东电力，2015（7）：100-108.
[4] 白海峰，李宏男.输电线路杆塔疲劳可靠性研究[J].中国电机工程学报，2008，28（6）：25-31.
[关键词]送电线路；杆塔；结构可靠度；影响；规律
中图分类号：TU347 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）29-0129-01
1.前言
中国交流送电线路大多运用电压上限为500KV。而长距离、高容量的送电，需要超高压（送电电压在330-1000KV）和特高压（送电电压在1000KV及以上）输变电项目。超/特高压送电线路送电能力强，效益高，损耗小。现实和发展意义巨大，符合国家长远发展战需要[1]。
当前500KV及以下电压送电线路杆塔结构设计可参照DL/T 5092-1999《110-00KV架空送电线路设计技术规程》及DL/T5154-2002《架空送电线路杆塔结构设计技术规定》，其实际设计与施工方面经验也较为丰富。但特高压送电项目在世界范围内处于探索试验阶段，特别是杆塔结构设计标准尚不明确，各国相关规范不一。使得在实际设计施工中必须对单一项目定制化研究，并考虑一切可能发生的问题，极大的影响了工作进度，增加了工作量。设计原则上需明确杆塔结构可靠度问题。当前我国的做法是单纯参照500KV及以下项目杆塔结构的设计表达式及取值予以放大。经验积累不足，缺乏规律性认识，其风荷载取值及其他设计参数的确定是迫切需要解决的问题[2]。
本文针对当前现状，旨在归纳提出适应送电线路杆塔结构可靠度设计的影响参数并做规律性分析，为行业提供有效支撑。
2.送电线路杆塔结构可靠性的概念
结构设计广泛运用与生产生活中，震动、载荷、耐久性等因素是评定结构设计是否合理的标准。结构可靠性指的是：结构在一定使用期限及其使用环境条件下完成预设功能的能力。所以结构可靠性是关于结构安全性、适用性和耐久性的总称。在实际施工与设计中，为了方便定量计算分析，引入此概念[3]。
送电线路杆塔结构可靠性也在上述范畴之内。具体表现在：
1、铁塔强度问题，？铁塔强度问题，铁塔是导线和避雷线等在输电线路长期运行的工作中直接支撑物，对荷载能力要求高，但又要考虑经济性故允许一定范围内的变形程度。所以项目结构设计中，强度問题设计必须考虑材料、受力形式及铁塔的结构形式。
2、铁塔基础的问题，输电线因路经不同各段基础型式也不同。所以需要结合各个地区的地形、因地质环境而产生的施工条件和铁塔的型号等因素才能确定。
3、连线工程，主要内容包括架空线与压接式耐张线夹的连接，架空导线间互连，导线与跳线间连接及架空导线损伤压接修补余量等。在完成进线后，还要进行跳线，防止在导线正常工作时产生热量累积而发生的火灾。接地导线的跳线需与铁塔地线相连[4]。
3.送电线路杆塔结构可靠度影响因素及规律分析
杆塔结构应具备较高高度，较小横截面积且横向荷载起主要作用的细长构筑物。杆塔结构按其形式可分为自立式塔架结构和桅式结构。自立式塔架结构造型美观、占地小，但造价较贵。桅式结构造价较低，但斜向拉线占地面积较大。
结构可靠度影响分析首要考虑荷载，主要包括永久荷载效应和可变荷载。其中，可变荷载有风荷载、裹冰荷载、导地线张力荷载（由于只考虑线路运行过程中杆塔结构的可靠性，此处不考虑杆塔施工过程中的施工荷载），根据运行经验和设计原则可知，在线路运行过程中通常某一时刻只有单一可变荷载起控制作用。因为杆塔承受的各永久荷载变异系数小，所以将各种永久荷载作用统一看作为一种荷载效应。
一般性杆塔结构设计中，认为同一主材段是同一失效模式，可靠度计算可采用Ditlevsen算法，通过前人研究可得，影响结构体系可靠度的因素有：
1、若设计参数对结构构件可靠度有影响则对整体结构体系可靠度也有一定影响，而结构重要性系数和设计风速的取值两项参数就有重要影响。
2、Ditlevsen算法中，可靠度计算，还涉及到结构体系的失效模式。解释为：失效模式大致等于主材的节间数（段数）。
综上所述体系可靠度计算是在杆件的可靠度计算的基础上进行的，因为没有考虑塔体的具体差异，所以利用Ditlevsen算法计算得出某一失效模式数下的体系失效概率上下限有一定误差，但误差可控，可以继续计算进而得到的相应的可靠指标的上限和下限。计算发现，可靠指标的上下限非常接近。所以规律分析具体为：体系可靠度计算中考虑的参数组合与设计参数对体系可靠度的影响规律，因为各项目设计不同所以设计方面规律分析不展开讨论。
4.基于可靠度的塔架结构优化应用分析
在结构设计中，设计结构应在保证安全的前提下，尽可能减少造價，使项目经济利益得到最大化。满足工程投资方预期，增加中标概率。结构材料用量与安全性在一定程度上成正比，同时工程造价也会提高。所以，必须要找到安全和造价间的平衡点，这也是基于可靠度的塔架结构优化应用的精髓。
应用流程上首先建立结构优化设计模型，然后确定结构的形式，所施加荷载确定，构件的抗力，荷载的随机特征等参数。然后通过计算得出整体设计方案。最后撰写可研报告。
从进年来优化应用情况上看，设计人员还是趋向与保守。在充分保证安全的前提下不敢对可靠度上下限设定太宽，在加上工期与工程建设材料价格起伏的影响，所以经济效益并不明显。下步应该：
1、充分研究结构优化模型，并程序化。
2、建立超/特高压送电线路杆塔特例化模型数据库，方便设计人员调用。
3、加强相关基础学科研究工作，制定并完善相关行业规范。
5.结论
送电线路杆塔结构主控荷载为风荷载，对杆塔结构可靠度产生直接影响。输电线路铁塔是整个输电线路的支点，对整个系统正常运行有着重要意义。随着当今经济和工业现代化的不断发展，环境也随之不断变化，这对我国的电力输送系统及输电设备等方面的安全都到来了影响，且实际施工过程中也不断出现新的问题，所以对设计要求越来越高。下一步必须进一步提高铁塔结构的稳定性及可靠性，考虑安全余量充分的情况下，经济合理的保证输电工作正常进行。
为增强电网抵御自然灾害的能力，建议：我国现行规范修订时，宜将冰、风荷载的载荷设计提高为50年一遇；对于特别重要的骨干电网和环境条件特别恶劣的架空送电线路铁塔结构，冰、风荷载的重现期宜提高为100年一遇。
参考文献
[1] 罗紫电.探讨送电线路杆塔结构可靠度影响参数及规律[J].建筑工程技术与设计，2015（15）.
[2] 梁伟峰.分析影响送电线路杆塔结构可靠度的参数[J].全文版：工程技术，2015（14）：238-238.
[3] 王松涛，高斐略，李正良，等.现行输电塔设计规范可靠度水准的评估与分析[J].广东电力，2015（7）：100-108.
[4] 白海峰，李宏男.输电线路杆塔疲劳可靠性研究[J].中国电机工程学报，2008，28（6）：25-31.