浅议动态规划在铁塔优化设计中应用

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1、浅议动态规划在铁塔优化设计中应用　　摘要：在几种常用的铁塔建设中，利用动态规划的方法对铁塔各部件的几何尺寸和结构布置进行优化设计。和传统设计的相比，单做塔的指标均可节约钢材很多，取得了非常好的经济效益。关键词：动态规划；优化设计中图分类号：O221.3文献标识码：A文章编号:引言动态规划就是一种求解多阶段的决策优化过程的优化方法。适用处理塔架结构。设计者能从物理概念方面入手，利用递推关系直观形象反映出来，便于理解和应用。在这里我们知道任何结构受力分析表明，力的传递路线越直接，结构的重量就越轻。从而选取合理的截面形状和刚度配置，将内力与位移的分布相对于材料的配置调整得

2、越合理，结构的重量就越轻。合理组合各种材料，结合结构的受力特点和几何形状，越是能充分发挥不同材料的力学特性，结构的重量就越轻。这些基本原理也是铁塔结构优化设计所要遵循的重要依据。7输电线路铁塔主要承受导地线荷载和自身风压。风压高度变化系数一般以每10米10%递增，对风压值影响很大。因此，必须尽量减小塔头尺寸和降低塔头高度是优化铁塔外型结构、降低铁塔钢材重量的重要措施。输电线路的铁塔一般由地线支架、导线横担、上、下曲臂或塔头立柱及塔身、塔腿或塔脚及拉线等部件组成。通过铰接组成一个整体。当电压等级、气象条件、导地线荷载、呼称高及塔头电气间隙圆确定之后，影响铁塔杆件内力、

3、选材和铁塔耗量指标的主要因数就是如何优化铁塔中的各部件的合理几何尺寸及杆件结构布置方式。使结构杆件长度最短、面积最小。并同时满足强度和稳定要求，达到塔材设计重量最轻的目的。1.拉线V型塔优化设计拉线V型塔在结构上布置较为合理，立柱受压、拉线受拉，分别采用格式组合压杆构件和高强度钢铰线，能够充分发挥构件和材料的力学特性。其整体刚度大，稳定性高，抗风能力强，耗钢量较低。但其立柱属细长杆件，需考虑二阶效应；占地面积大，有碍农田机耕作业，赔偿费用较高。7拉线V型塔塔头由地线支架和导线横担组成，占整塔重量的40%，其中导线横担为36%，地线支架仅4%。所以塔头优化一般以导线横

4、担为主。影响横担杆件内力和应力的主要因素是横担本身的杆件结构布置形式，为了缩小塔头尺寸，导线拉线与横担连接，可减小线距和横担长度。显然，在横担上的拉线连接点与立柱顶端之间的距离愈小，横担上的杆件内力愈小。但因拉线外移，距边导线的距离也愈近。为满足电气间隙，边横担势必加长，横担重量反而增加。横担立面以中导线挂点隔面为中心，两侧成契型体对称布置，中导线挂点隔面高度愈小，上平面主材坡度愈大，主材受力增加，但斜材杆件长度减小；反之，主材受力减小，斜材杆件长度增加。横担节间主材可按平行轴或最小轴布置，平行轴布置节间计算长度虽增加20%，但回转半径较大，计算长细比较小。最小轴布

5、置回转半径虽小，但力系传递清晰，结构简洁，节点受力分配均衡，各有利弊。边横担立面三角形布置，一般按尖嘴型和鸭嘴型布置：显然，对尖嘴横担，因导线荷载直接作用于上、下平面主材汇交节点上，四面呈三角形结构，腹部斜材均为理论零杆，此时，横担受力当然最小，重量最轻。所以，一般为鸭嘴型布置。无双挂点要求时，可采用尖嘴横担。拉线V型塔立柱重量占整体重量的50%，是拉线V型塔优化设计的另一重点。立柱呈正方形截面的格构式组合倾斜柱，为偏心受压构件。对结构本身而言，影响其强度和稳定的几何条件主要是换算长细比及主材单肢长细比和斜材长细比。（1）中横担主材六节间平行轴布置、立面和下平面采用

6、双斜材、上平面单斜材；边横担主材三节间平行轴布置、下平面采用双斜材、立面和上平面单斜材。7（2）立柱除上、下端部外，中部各段为4肢方形组合断面。（3）改善塔脚受力性能，采用半球形铰接，形成全铰支座。比采用平板塔脚重量要轻。并装设销钉，防止底脚脱臼，保证塔体的稳定性。立柱与横担连接螺栓改为双剪构造，减小螺栓截面和连板厚度。2.酒杯型塔优化设计酒杯型铁塔导线呈水平排列，铁塔整体刚度大、挠度变形小，单基耗钢量低。2.1上、下曲臂结构优化：常见的上、下曲臂外侧面呈直线或曲线布置，曲线布置因上下曲臂连接点出现拐点，计算证明，拐点小主材内力略小，变化不大，却易产生不平衡力；拐点

7、大节点不平衡力可能超限，电算不通过。与其相比，直线布置曲臂主材节点内力平衡。故本塔型上、下曲臂外侧面按直线布置。当上下曲臂高度为定值时，上曲臂高度越小，塔材重量越轻；上、下曲臂节间配置，采用平行轴布置较为经济。斜材按常规布置。2.2塔身最佳坡度的选择：7动态规划应用于塔身坡度优化是比较早的。直线塔塔身侧面为与曲臂外侧取相同坡度，一般采用矩形断面布置，故正、侧面为两个坡度变量。计算变量求解。2.3塔身段和节间优化分配:塔身段和节间分配越密，斜材数量增加；主材受力减小，但可能强度控制，长度再小也不起作用。反之，主材受力加大，可能会稳定控制；斜材数量减小；其存在最佳段