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1、基于输电线路拉线地锚结构关键技术分析研究（安徽华电工程咨询设计有限公司安徽合肥237300）摘要：在输电线路中，拉线塔靠埋置地下的接线地锚保证杆塔在服役过程中不倾覆和不上拔，具有质量轻、造价低、环保和施工方便等优点。地锚直接影响着拉线塔的稳定性，结合杆塔结构的特点和相关地质特征，采用基于MATLAB遗传算法的结构优化程序，对架空输电线路拉线地锚结构进行了优化设计与分析,将结构安全与经济因素结合起来作为目标，优化拉线地锚的结构型式的埋置深度。关键词：输电线路；遗传算法、接线地锚；土重法引言拉线塔质量轻、造价低、环保和施工方便等优点，在国内上世
2、纪70年代开始大幅推广，大部分拉线塔运行年代较久，基于拉线地锚的研究能对运行线路状态分析至关重要。研究表明，拉线基础结构的稳定性主要取决于拉线地锚的构造尺寸、埋置深度、地质特征及荷载等因素⑴刀。在常规拉线地锚常规计算基础上，采用遗传算法，利用MATLAB自行编制拉线地锚结构优化程序，满足拉线基础上拔稳定性的前提下，对输电线路拉线地锚的结构进行特性分析，优化地锚结构尺寸，最后将优化设计方法与相应规范吻合度一致，该优化方法是实用、可靠的，为拉线地锚结构的制备及设计方法提供理论依据和技术支持。1研究方法1.1优化设计模型输电拉线杆塔结构多采用开挖
3、基坑施工，因此对拉线基础的上拔稳定性一般采用“土重法”进行计算[1,7]0其计算原理为，假定拉线地锚在破坏而被拔出时，只计算拉线基础木身自重及上拔倒截四棱土锥台体的重量，忽略带走土体与周围土壤的摩擦力，并不计土壤颗粒间的黏聚力。这样做比较符合实际，也相对安全。拉线地锚的埋置方式如图1所示。拉线基础可分为浅埋(ht≤hc)和深埋(ht>hc)2种情况来进行考虑，且实际埋置深度ht不应小于0.5m。其中he为基础的临界埋置深度，其值与土的性质和基础尺寸有关［1］。式中，tl为拉线地锚的计算厚度，tl=bcosω；&bet
4、a;为土的计算内摩擦角，(°)o拉线地锚应满足配筋强度要求⑴：式中，MI和MII分别为拉线地锚截面I・I和II・II截面的设计弯矩；tO为截面计算有效高度；fy为钢筋的抗拉设计强度；t为拉线地锚厚度；10和bO分别为拉线地锚底面的长边和短边长度；A1和A2分别为拉线地锚横向和纵向配筋的计算截面面积，如图2所示。1.3优化设计变量的确定设拉线地锚的长度、宽度、埋深、底面长度、底面宽度及厚度分别为xl、x2、x3、x4、x5、x6,则拉线地锚的结构优化设计的变量可取:各设计变量如图2所示,对于拉线地锚，t′=0.5t,tO=
5、t-an,文中取an=0.05mo1.4优化设计目标函数的确定考虑到拉线地锚结构的各项经济因素，本文以拉线地锚从制作到安装全过程所需总费用f为目标函数。设制作地锚所需钢筋费用为fl;所需混凝土费用为f2；材料运输费用为f3；基坑开挖费用f4(人工掏挖f4′,机器掏挖f″4）；浇制垫层混凝土费用f5；冋填土费用f6；方案造价中其他费用f7（人工施工f′7,机器施工f″7）c利用MATLAB遗传算法优化目标函数，求其最小值minf（fl,f2,f3,f4,f5,f6,f7）。优化目标函数为f=fl
6、+f2+f3+f5+f6+f7（15）这样在满足实际工程结构安全的前提下，降低工程造价。1.5优化设计步骤MATLAB的优化工具箱提供了对各种优化问题的一个完整的解决方案,其内容涵盖线性规划、二次规划、非线性规划、最小二乘问题、非线性方程求解、最小最大问题等的优化问题。遗传算法（GA）是借鉴生物界自然选择和群体进化机制形成的一种全局寻优算法。它将问题空间中的决策变量通过一定编码方法表示成遗传空间的一个个体；同吋，将目标函数值转换成适应值，用来评价个体的优劣，并作为遗传操作的依据。遗传操作包括3个算子：选择、交叉和变异。遗传算法的基本步骤如下
7、：1）在一定编码方案下，随机产生一个初始种群。2）用相应的解码方法，将编码后的个体转换成问题空间的决策变量，并求得个体的适应值。3）按照个体适应值的大小，从种群中选出适应值较大的一些个体构成交配池。4）由交叉和变异2个遗传算子对交配池中的个体进行操作，并形成新一代的种群。5）反复执行步骤2）到4）,直至满足收敛要求。2工程实例分析本工程实例选用常见的500kV拉线门型塔，型号为GJ-135,在大风工况下拉线张力为165.88kNo拉线基础类型：长方形底板，且l/b的值不大于3。设计工程地质条件：土壤为一般黏性土，且为硬塑状态。取土壤的计算容
8、重γ0=17kN/m3,上拔角α=25°,计算内摩擦角β=35°。取最常用的拉线与地面间的夹角ω=45°o选
