子结构法在输电塔全方位长短腿计算中的应用

崔磊

(广东省电力设计研究院，广州市，510663)

0 引言

全方位长短腿输电塔是指铁塔的4条腿可以互换通用的塔型，在工程设计中可以任意方位调节铁塔接腿的长度以适应地形变化。因此，采用该塔型可确保将对塔位周围的地形、地貌以及植被的损坏程度降到最低［1］。

目前主流工程软件对于这种长短腿结构形式的输电塔计算没有较好的方法。计算实质是求解多个大型刚度矩阵方程组。随着输电塔结构越来越复杂，该计算方法的局限性逐渐显现，主要表现在计算时间随长短腿级数的增长呈指数增加。尤其在满应力选材计算中，工程软件不得不牺牲计算模型的数目，挑选特有的长短腿组合进行计算，以至于设计人员后期不得不重新验算选材结果以保证所有的杆件都能满足要求。即便如此，由于结构的超静定特性，所得结果也并不能保证总是最优的。

研究人员试图用各种各样的方法缩短线性方程组求解时间，包括优化矩阵带宽［2］、波前求解［3］等，但还是不能改变多次组装计算全体杆件刚度矩阵的本质。子结构法是有限单元法［4］中的概念，到目前为止，并无学者将其引入输电线路铁塔的计算中，而常规的子结构法又存在凝聚效率较低等不足。鉴于此，本文重新分析了全方位长短腿输电塔的计算模型，在以往理论研究的基础上，提出一种将子结构概念应用于全方位长短腿的计算方法，并对其进行改进，优化了计算流程，节省了结构主体部分刚度矩阵组装和分解的时间，在一定程度上提高了计算效率。……