浅谈高压线路交叉跨越计算

浅谈高压线路交叉跨越计算　在以前的高压线路设计中，计算交叉跨越一般采用最大　最小模板，误差较大。使用公式计算非常复杂，在设计焦作　煤业集团天官区变电站～九里山变电站１１ＯｋＶ送电线路时，　仅交叉跨越计算就用了一个月时间。　１计算方法　为简化计算，我们把公式输入ＥＸＣＥＬ工作表中，如下表　所示　一、计算代表档距Ｌｂ：　Ｌ１　Ｌ２　Ｌ３　Ｌ４　Ｌ５　Ｌ６　Ｌ７　Ｌ８　Ｏ　Ｏ　０　０　０　Ｏ　０　０　０　０　Ｌｂ　＃ＤＩＶ／Ｏ！　二、交叉跨越计算　ａ　ｎ　Ｌ　Ｈ１　Ｈ２　Ｈ１‘　Ｈ２。　Ｘ１　×２　Ｈ１标高　Ｈ２标高　Ｈ１标高　Ｈ２标高　Ｈ３标高　△Ｈ　ａｒｃｔｇ（ｈ／Ｌ】　ｃｏｓ（ａｒｃｔｇ（ｈ／Ｌ）】　＃ＤＩＶ／Ｏ！　＃ＤＩＶ／ＯＩ　（１）计算最大弧垂　Ｓ　＃Ｄ　，ｏ！　（２）计算导线最低点到左侧挂线点的水平距离ＬＯＡ　＃ＤＩＶ／Ｏ｛　（３）计算导线最低点到左侧挂线点的垂直距离ＹＯＡ　＃ＤＩＶ，０ｊ　（４）计算导线任意点弧垂Ｓ　：　Ｓ１’　Ｓ２。　Ｓ３　＃ＤＩＶ／０　１　＃ＤＩＶ／０　　１＃ＤＩＶ／０　１　（５）计算跨越间距：　两线高差ｌ两线高差Ｉ两线高差ｌ　ｈ１　ｈ２　ｈ３　＃ＤＩＶ／０　＃ＤＩＶ／Ｏ！　＃ＤＩＶ／Ｏ！　表中　Ｌ１～Ｌ８——每一档的实测档距　Ｌｂ——代表档距　ｏ　ｎ——导线安装时的应力　Ｌ——档距　Ｈ１——该档左侧杆塔高度　Ｈ２——该档右侧杆塔高度　Ｈ１　——第一处被跨越物高度　Ｈ２　——第二处被跨越物高度　Ｘ１——第一处被跨越物到左侧杆塔水平距离　Ｘ２——第二处被跨越物到左侧杆塔水平距离　ｈ１——导线与第一处跨越物间距　Ｈ２一一导线与第二处跨越物间距　文／孙利中　使用上述工作表时，我们只需输入Ｌ１一Ｌ８、Ｈ１、Ｈ２、　Ｈ１。、Ｈ２　、Ｘ１、Ｘ２、Ｈ１标高、Ｈ２标高、Ｈ１。标高、Ｈ２‘标　高、口ｎ等数据，即可自动计算出导线跨越时的跨越间距。　上述数据中ｏ　ｎ需要使用导线状态方程求解。　导线状态方程为　＝ａｍ－　一ａ　Ｅ（ｂ－ｔ　）　式中：仃　一导线安装时的应力，Ｎ／ｍｍ　ｏ　ｆ－一导线最大使用应力，Ｎ／ｍｍ　ｔ　一导线安装时的温度，。Ｃ　Ｔｍ～导线达到最大使用应力时的温度，℃　ｌ　一代表档距，ｍ　ｏ（～导线的膨胀系数，１／。Ｃ　Ｅ一导线的弹性系数，Ｎ／ｍｍ　ｇ　一导线安装条件下的比载，Ｎ／ｍ・ｍｍ　ｇ　一导线自重比载，Ｎ／ｍ・ｍｍ。　这个方程是三次方程，下面介绍其解法。　令上式中：　ａ　＋ｏ【Ｅ（ｔｎ—ｔｍ）＝ａ　２４０　“‘　…　…　Ｅ　ｂ　则导线状态方程可简化为：ｏ　２（１３＂　＋ａ）＝ｂ　其中Ｂ值永远为正，而Ａ值可正可负，为便于讨论，将　Ａ值的正负号分出来，即化为：ｏ　２（ｏ　＋ＣＡ）＝ｂ　式中Ａ：｝ａｌ；　ｃ＝一Ｔ　ｌｄ　ｆ　＝±１与ａ的正负号相同。　设状态方程的判别式为：　△＝１３＿５×等一ｃ　则当△≥１时，设０＝ｃｈ—Ａ，可解得：　ｄ　：　（２ｃｈ孚一ｃ）　当△≤１时，设０＝ＣＯＳ　Ａ，可解得：　。　：争（２ｃｏｓ导一ｃ）’　当Ａ＝０时，则得：　ｏ　＝３￣／ｂ　使用这种方法解导线状态方程十分复杂，下面用一个简　单的ＴＵＲＥ　ＢＡＳＩＣ程序用代入法来对这个方程进行近似求解。　ｉｎｐｕｔ　ｐｒｏｍｐｔ”ｓｌ　”：ｓｌ　ｆｏｒＷ　４ｔｏ２０　ｓｔｅｐ１　ｆｏｒ１３．＝１ｔｏ１０００　ｓｔｅｐ１　ｌｅｔ　ｈｌ＝（ｏ　一（ｇｍ￣ｓ？Ｅ）／（２４　ａ　２）一ｄ　Ｅ（ｔＩ１一ｔｍ）　ｌｅｔ　ｈ２＝Ｅｇｏ２ｓ￣　／２４　设计　文摩文华李欣　边坡工程中普遍出现了高陡边坡的稳定性问题，抗滑桩　作为整治边坡的一种有效措施，在工程实践中得到了广泛应　用。抗滑桩解决了路基边坡支挡加固、滑坡整治、深基坑开　遗传个体，使种群不断进化，通过一代一代不断的繁殖、进　化，最后收敛到一群最适应环境的个体上，求得问题的优化　解，由于遗传算法的搜索不依赖于梯度信息，所以它的应用　挖支护等工程滑坡问题，ｔ满足了当前土方机械化施工要求。　传统的抗滑桩设计方法中，设计人员一般只根据规范和　经验参照已有类似的结构确定方案，采用试算的方法对其进　行具体参数设计，而规范所给定的范围要求和界限要求有较　大的浮动空间，设计往往偏于保守，安全储备大，所以，传　统的抗滑桩设计方案并不是最优方案，耗费材料多，造价　高，造成了很大的浪费。本文采用遗传算法对抗滑桩进行优　化设计。　１遗传算法优化方法　１．１遗传算法简介　遗传算法（Ｇｅｎｅｔｉｃ　Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ，简称ＧＡ）是一种基于　Ｄａｒｗｉｎ进化论和Ｍｅｎｄｅｌ遗传学说的优化算法。它模拟了自　然选择和遗传中发生的繁殖、交配和突变现象，根据适者生　存、优胜劣汰的进行原则，对可能包含解的种群（含多个个　体）反复使用复制、交换和变异等遗传操作，不断生成新的　ｌｅｔａ＝ｗ　ｌｅｔ　ｂ＝０．Ｏ０１ｎ　ｌｅｔ　ｘ＝ａ＋ｂ　ｅｌｔｃ＝Ｘ・Ｘ－Ｘ—ｈ１・Ｘ・Ｘ—ｈ　ｆｃ＜Ｏ．００１　ｔｈｅｎｐｒｉｎｔｘ，Ｃ　ｎｅｘｔｌｑ　ｎｅｘｔＷ　ｅｎｄ　程序输入后，根据所使用导线把ａ　ｍ、ｇｍ、ｇ　、ａ、　Ｅｔｎ、ｔｍ等的值代入，然后用“ＳＡＶＥ”命令保存。以后需使　用此程序时，用“ＯＬＤ”命令调出该程序即可。使用时按　Ｆ９键，屏幕上出现提示“Ｓ　”　，此时输入代表档距值，该　程序即可进行运算并打出Ｘ和Ｃ的值，Ｘ值就是要求的应力近　似值，Ｃ值用来进行比哪一个Ｘ值更接近实际值。　２现场应用　上述计算方法在焦作煤业集团天官区变电站铁合金变电　站１１０ＫＶ供电线路、冯营变电站九里山变电站１１ＯＫＶ供电线　路、李固变电站赵固变电站１１ＯＫＶ供电线路设计中得到广泛　应用，大大加快了设计速度。经过现场测量，交叉跨越设计　计算值和实测值误差很小，完全能满足设计需要。圈　作者单位：焦作煤业集团有限责任公司赵固二矿　【收稿日期：２００８—０８—０９］　非常广泛，包括在土木工程中的应用，尤其适合于处理传统　优化方法难以解决的高度复杂的非线性问题。　１＿２基本遗传算法的工作原理　遗传算法模拟了生物进化的过程：复制、杂交和变异　３种算子分别模拟了生物进化过程中的繁殖、交配和基因突　变现象：适应值函数模拟了生物对环境的适应能力：复制算　子中对个体的选择模拟了优胜劣汰的生物进化原则。　生物遗传物质的主要载体是染色体，而这种染色体的演　化是一个不断进行复制、杂交、和变异的竞争过程。遗传算　法的优化方式就是将一串数据（或数组）作为染色体种群，　通过这种进化机制得到优化问题的解。遗传算法寻求最优勰　的步骤如下：　１）利用优化问题的目标函数建立非负的适应值函数。　２）随机产生一定数目的初始染色体，将这些随机产生的初　始染色体组成一个种群　并用一个向量表示初始染色体种群　个体的编码。３）计算染色体数据对优化问题的适应度。４）　根据适应度判断染色体的优劣，从当前种群中选择优良的染　色体，进行自我复制，形成新一代的染色体中间种群。５）　对这个中间种群实施交叉与变异操作，形成新的子代种群。　６）对新的子代种群重复３）一５）的操作，构成新一轮遗传　进化过程。如果找到合适的解或达到最大进化代数，则搜索　计算结束。　２抗滑桩的优化设计模型　抗滑桩的设计原理是凭籍桩与周围岩、土的共同作　用，把滑坡推力传递到稳定地层，即利用稳定地层的锚固作　用和被动抗力，来平衡滑坡推力。一般是将地基土视为弹性　介质，应用弹性地基梁的计算原理作为计算的理论基础。目　前常用的计算方法是将抗滑桩分为受荷载和锚固段分别计　算，受荷段按悬臂梁计算，锚固段按地基系数法计算。抗滑　桩的结构配筋设计则按钢筋混凝土构件的有关规定来进行。　从抗滑桩设计的工程实践中可知，影响抗滑桩方案总造　价的关键因素有４个：桩截面宽度ｂ、桩截面长度ｈ、桩间距　ｄ及纵向受拉钢筋截面积Ａ，作为设计变量，以单位宽度的土　体抗滑桩的造价最低为目标，抗滑桩的优化目标函数的数学　表达式，即遗传算法的适应值函数为　Ｍ＝ＩＣ　（ｂｈ一　）Ｉ＋Ｃ２｛　ｙ　＋Ａ　ｙ　）Ｉ＋Ｃ￣ｂｈ１］／ｄ　（１）　式中，Ｍ为造价（元），ｂ为抗滑桩截面宽（ｍ），ｈ为　抗滑桩截面高（ｍ），ｄ为抗滑桩间距（ｍ），Ｉ为抗滑桩桩　长（ｍ），Ａｓ为截面主筋配筋面积（ｍｍ　），Ａ　为箍筋面积　（ｍｍ　），ｙ　为所选主筋公称质量（ｋｇ／ｍ），Ｙ　为所选箍　筋公称质量（ｋｇ／ｍ），Ｃ　为桩身所选混凝土单价（元／ｍ　），