考虑安全度的输电塔多目标优化

摘要

随着我国电力行业的飞速发展，输电塔架也相应的大量建设，在输电线路投资中占相当大的比重，如何降低塔架建造费用是相关主管和设计部门关心的重要问题。同时，输电塔架是一种高次超静定空间结构，塔架各构件间存在着复杂的相互作用和影响，塔架承受的外部荷载如风荷载、雪荷载、地震荷载等也存在着很多的不确定性因素。所以，提高塔架结构的安全度与降低塔架建造费用是同样重要的两个相互矛盾的设计目标。
　　 传统的设计方法主要依靠方案对比及工程师的经验达到优化设计的目的，存在一定的偶然性和人为因素等缺点。多目标优化是解决多个相互矛盾的设计目标的有效途径，因此越来越受到学术界的重视。本文在现阶段多目标优化基本理论和方法的基础上，利用ANSYS优化模块中的零阶优化方法和一阶优化方法，通过APDL编程对ANSYS优化算法实现了多目标改进，提出了输电塔架在最不利荷载因素下的安全度函数和多目标函数的确定方法，并用于输电塔架的多目标优化设计的研究。
　　 本文通过对一个3杆平面桁架和25杆空间塔架算例进行多目标优化设计，把优化结果和相关文献对比研究，验证了本文所用理论及方法是可行的。重点对一个高压输电塔实例进行多目标优化设计，优化其杆件截面积、节点坐标、铁塔根开，同时使得铁塔结构的造价及铁塔结构安全度得到均衡的优化，结构布置更加合理，结构安全度得到有效提高，取得了令人满意的结果。