输电导线作为输电塔线体系的重要一部分,是实现电力能源长距离传送的保证。合理、可靠的设计是确保线路安全运行的有效保障。随着输电塔线系统可靠度精细化研究的进行,作为研究输电线路系统的重要组成部分之一,将输电导线作为悬索结构,并考虑其几何非线性的特性,研究输电线路的可靠度具有重要理论意义和工程应用价值。本文考虑输电导线在荷载作用下的几何非线性特征,基于随机有限元理论,采用采用CR列式杆单元有限元解法建立输电导线的受力分析模型,并采用将输电导线受力分析的有限元计算模型与可靠度分析方法相结合的方法,对输电导线的受力特征和可靠度进行了研究。主要研究内容和结论如下:(1)介绍了结构可靠度的基本概念和随机有限元的基本计算方法,在对常用的几种方法进行对比分析的基础上,结合输电线路的受力变形特点,本文采用Taylor展开随机有限元法对输电线路这种柔性结构的可靠度进行分析。(2)输电导线的初始状态和轴向拉力的计算结果会直接影响到输电导线可靠度的计算精度。本文综合考虑输电导线初始形态对悬索结构内力计算结果的影响以及计算方法的可行性,采用抛物线公式描述输电导线的初始形态;探讨悬索结构几何非线性问题的计算方法,利用CR列式法推导了在随转坐标系下杆单元的单元力及切线刚度矩阵,并采用Newton-Raphson法对非线性方程进行迭代求解,计算输电导线的内力和变形。结果表明,无论小垂度单索结构还是大垂度单索结构,本文利用CR列式杆单元法所编制的程序均具有较高的计算精度,可用于输电导线的几何非线性静力分析中。(3)在采用CR列式法计算输电导线杆单元的单元力及单元切向刚度矩阵的基础上,建立输电导线的极限状态方程;利用一阶Taylor展开法(直接偏微分法)及CR列式杆单元的受力特点推导了功能函数对各基本随机变量的反应梯度;结合经典的一次二阶矩法编制相应的可靠度计算程序,考虑结构自身材料力学特性、尺寸、所受荷载等基本变量的随机性,对输电导线在冰、风荷载组合作用下的可靠指标进行了分析。结果表明,在冰、风荷载作用下,按本文计算方法计算的该输电导线在悬挂点和悬垂最低点的可靠指标分别是3.883和3.885,均高于我国规范GB 50153-2008规定的一级结构发生延性破坏的目标可靠指标3.7和欧洲规范EN 1990:2002规定的RC2级最小可靠指标3.8。研究成果可为输电导线等悬索结构的可靠度计算分析提供理论基础和技术支持。(4)为验证本文计算方法的合理性和计算结果的正确性,本文采用Monte-Carlo法和基于最优化原理的Monte-Carlo法对输电导线的失效概率进行了模拟计算。结果表明,按本文计算方法得到的悬挂点和悬垂最低点处的可靠指标β与Monte-Carlo法的计算结果十分接近,误差仅分别为-0.438%和-0.463%;与基于最优化原理的Monte-Carlo法(MCOP)的也比较接近,相对差异分别在2.961%-0.412%和2.677%-0.412%之间,且随着抽样次数的增加,相对差异逐渐减小。