电力拉线塔的优化设计

　　电力拉线塔是用于超高压输电线路的一种空间结构体系.这种结构重量轻,跨度大,适用范围广,是输电线路上最具发展前途的塔型之一 .拉线v型铁塔由铁塔本体和悬索组成.铁塔本体是由型钢组成的,由于截面规格化的要求,型钢截面积为离散量.采用连续变量的优化设计方法对离散变量进行优化后.还必须进行圆整,因而很难取得最优离散解.采用准则法,则必定要用近似公式对结构进行重分析.也很难取得最优离散解.
下面把离散变量的直接搜索法与结构有限元分析方法相结合,编制了应用软件,通过一个实例对拉线铁塔进行了优化设计,取得了较为满意的效果.

　　电力拉线塔优化设计的数学模型:这里考虑的是截面尺寸优化问题,即调整杆件截面,使结构重量最轻,并满足多个荷载工况下的应力、位移、局部稳定、频率禁区及几何尺寸约束.基本设计变量为型钢截面序号.本问题的数学模型为:

电力拉线塔优化设计的算法：根据上述思想,在Fortran Power Station上采用Fortran语言编制出应用软件,该软件的总体运行框图如图1 所示.

该软件由以下模块组成:1)用户文件:优化设计及有限元分析所必需的初始数据;2)优化模块:对离散变量进行优化3)有限元分析模块;对桁架结构进行有限元分析,分析其内力、位移、频率禁区等；4)数据库：包括型钢截面尺寸以及特性参数数据库、压应力折减系数数据库；5）数据转换模块；根据用户文件及数据库生成有限元分析所必需的数据；6）输出文件；输出优化设计的结果.各模块的相互关系如图2所示.