短杆模型编程在架空输电线路导线力学分析的应用
摘要 本文开创性的对架空输电线路建立短杆模型，并通过计算机编程将短杆模型应用在架空输电线路导线力学计算分析上，与经典的架空线路的悬链线方程对比取得非常好的计算结果，开拓线路力学分析新方法，该短杆模型还可以解决线路施工中其他相关力学分析，为架空输电线路的力学分析提供了新的思路方法。
关键词 架空；输电线路；导线；短杆模型；力学分析
1 前言
架空输电线路这门专业在理论上的核心技术，即导线的各种参数计算，通过导线力学计算后，才能进一步对输电线路杆塔、基础以及附属设备进行力学分析。目前对导线的相关参数计算最精确的方法是悬链线方程，但是悬链线方程在计算上相当复杂，需要高等数学能力很强的人才能完成各种计算，且计算量很大，不适合在工程上普遍推广。本文开创性的通过短杆模型的建立，分析短杆计算原理，并进行计算机编程，完美解决架空输电线路各种参数计算，不需要进行高等数学计算，全部通过计算机计算，过程简单快捷。
2 架空输电线路的悬链线方程简介
由于架空输电线路挡距比架空线截面尺寸大很多，即整挡架空线的线长要远远大于其直径，同时架空线又采用多股细金属线构成的绞合线，所以架空线的刚性对其悬挂空间曲线形状影响很小，所以悬链线模型基本假设：①架空线是没有刚度的柔性索链；②作用在架空导线的荷载沿其线长分布。
悬链线示意图：
通过复杂的微积分推导，最终得到悬链线模型的方程：
然后根据该悬链线的方程可以求出：①架空线任意两点间的弧长；②任一点的弧垂、应力、架空线倾角；③以及任意两点的水平距离、高差等各种数据。但是计算十分复杂，且很容易出错。
3 短杆模型简介
由于架空输电线路的特点，可以忽略架空线路因弯曲而导致的弯矩，所以短杆模型的基本假设：①架空线是由刚性短杆铰接而成；②短杆荷载沿短杆均匀分布。
短杆模型示意图（红为四根短杆，：
短杆模型计算原理介绍：已知起始短杆张力n、短杆倾角a、短杆单位长度比载r、短杆长l、短杆数量，并由起始短杆的参数计算后一根短杆的参数。计算机编程工资多少
短杆模型计算示意图（如图二）：
根据力矩原理：起始短杆的重力力矩G要与下一根短杆对起始短杆张力力矩N平衡，得出r*l*cos（a1）*l/2=n*sin（a2-x）*l，x为一根短杆与相邻短杆反向延长线夹角的一半。
4 短杆模型用VB软件编程
4.1 软件界面
只要输入架空线比载、短杆长、起始短杆倾角、短杆数量、起始短杆张力，则可以计算出终点短杆张力、挡距、高差、架空线弧垂。例如输入架空线比载1kg/m、短杆长0.01m、起始短杆倾角0.1、短杆数量30000、起始短杆张力1800kg，得出计算结果，并直接输出架空线实际如下图：
该计算结果与悬链线方程计算结果完全一致，满足施工需要的精度。
5 总结
根据以上软件计算结果，我们就能很容易得到一个挡距内的导线详细的各种参数的数据库，例如各点张力、倾角、累计长度、坐标等，这种可视化的结果，能很方便指导我们在输电线路改造施工中的应用，例如架空输电线路一段跨越待建的轻轨，需要将其中一基或几基铁塔升高，我们可以用这个软件很容易计算出架空线在铁塔更改后的长度变化量，从而指导现场剪短多少或者加长多少架空线，从而减少了作业時间，提高了经济效益[1]。
利用该软件的核心程序，我们还可以开发其他架空输电线路需要的参数计算，例如孤立挡架空线路施工中，与耐张挂点连接的是一串金具和绝缘子，力学性能与导线不同，不符合柔性索链的模型，所以不能用悬链线方程，但是短杆模型则完全适用，因为短杆模型中，只要将短杆的长度设置为金具和绝缘子的长度，比载按照金具和绝缘子实际比载，则完全可以计算出该段金具串的悬挂模型，从而可以直接计算出导线需要的长度，采取地面截取，直接压接后升空。
该短杆模型在输电线路专业上属于开创性的新的研究方法，通过计算机编程，避开了高等数学烦琐的计算，且达到可视化输出结果，满足施工要求的数据结果。希望该模型也能给各位输电线路上的同行予以启发，开发出更多实用软件，方便施工要求。
參考文献
[1] 孟遂民，李光辉. 架空输电线路设计[M].中国电力出版社， 2015：52.